B-17 digunakan dengan meluas oleh USAAF untuk melaksanakan pengeboman strategik dalam Perang Dunia II pada waktu siang ke atas sasaran-sasaran tentera dan industri Jerman. Pasukan Udara Kelapan Amerika Syarikat yang berpangkalan di beberapa pangkalan udara di bahagian tengah, timur dan selatan England, manakala Pasukan Udara ke-15 yang berpangkalan di Itali, melengkapi pengeboman malam oleh Markas Pengebom RAF untuk mendapatkan penguasaan udara di bandar, kilang dan medan perang di Eropah Barat sebagai persediaan untuk serangan ke atas Perancis pada tahun 1944. B-17 juga terlibat dalam perbatasan Lautan Pasifik pada awal Perang Dunia II, di mana ia melakukan serangan ke atas kapal dan lapangan terbang Jepun.