B-52同溫層堡壘轟炸機

早期策劃與招標

美國戰後的重型戰略轟炸機開發計劃最早可以追溯至1945年6月，當時二戰尚未結束，日本還在太平洋極力抵抗盟軍的步步進迫。當時航空裝備司令部（AMC）接到美國陸軍航空軍（USAAF）的指示，著手策劃新一代戰略轟炸機的研究與開發。
根據美軍在二戰時期對德、日執行戰略轟炸時普遍採用的B-17、B-29等舊式轟炸機，在實戰環境下存在著航程不足、飛行升限較低，對前線機場的依賴過高、容易遭受敵方防空火炮甚至新式地對空飛彈的打擊（納粹德國在二戰末期研發出世界第一種用於實戰的防空飛彈——「萊茵女兒」）等種種問題，美國軍方認為有必要研發巡航速度更快、升限更高以及作戰半徑更長的戰略轟炸機以配合新時代洲際戰略轟炸的需求。
1945年11月19日，美國空軍裝備司令部（AMC）提出了該新型戰略轟炸機的要求技術特性：「能夠在不依賴其他國家控制的高級和中級基地的情況下進行戰略任務」。該戰略轟炸機可搭載五名以上炮手和六名換防人員，設計巡航高度3萬4千英尺（10400公尺），巡航速度300英里每小時（260節，480公里/小時），作戰半徑5000英里（4,300海里，8000公里）。 1946年2月13日，美國空軍向波音公司，團結飛機公司和格倫·L·馬丁公司提交了這些規格的招標邀請。

棄用的Model 462方案

次年2月13日，美國陸軍航空軍開始對新一代戰略轟炸機研發進行招標。波音、馬丁和統一伏爾梯（康維爾公司前身）三間美國航空工業巨頭分別提交了各自的設計參數和成本報價。其中，波音公司命名為Model 462的方案表觀上類似於B-29，只不過新飛機的體積比B-29要放大許多。氣動布局採用舊式的平直上單翼，翼展221英尺，面積3,250平方英尺，圓截面直筒形機身長161英尺2英寸，重360,000磅，飛機四個主起落架獨立地收藏在設在機腹內側的四個引擎艙，屬於常規前三點式起落架布局的一種變形。動力配置方面，由於在當時的技術條件下，渦輪噴射發動機油耗極高，在續航時間上難以滿足軍方，故最終被設計者棄用。Model 462使用6台萊特XT35「颱風」渦輪螺旋槳噴射發動機，單台輸出功率5,500馬力（4,100千瓦），6片螺旋槳葉片。由於Model 462採用和蘇聯Tu-95「熊」式戰略轟炸機相似的渦輪螺旋槳噴射發動機，因此最初代的XB-52（與軍方訂立合同後的正式編號）與現在我們看到使用無外露槳葉渦扇發動機的B-52，簡直彷若兩人。
儘管Model 462航程甚短，機體也未進行任何測試。美國軍方還是於1946年6月5日宣布了招標結果：波音的Model 462方案贏得合同，並在當月中旬得到了軍方XB-52的試驗機型編號。7月28日，波音進一步得到了建造1：1機體模型的書面合同，以及需要提供早期階段的工程設計和測試數據。不過，時間只過了三個月，美國陸軍航空隊對XB-52的發展前途愈來愈感到憂慮：Model 462的性能和其前輩B-36相比，不能明確找到技術優勢，而且改進空間有限。時任航空軍參謀長助理厄爾·帕特里奇少將（Earle E. Partridge）曾經直接了當地向軍方指出，和預定的技術開發標準對比，Model 462完全不合格。

Model 464救亡方案

面對軍方的指責，波音總設計師愛德華·威爾斯（Edwards Wells）領導研發小組唯有推倒重來，提出了一個全新的Model 464方案。新設計比Model 462小得多，只採用4台XT35渦槳引擎，全重下降至230,000磅。對於這一全新的設計方案，陸航工程處長勞倫斯·克雷吉少將（Maj. Gen. Laurence Craigie）對此深表歡迎。然而，直到1946年11月，負責研發工作的航空軍副參謀長柯蒂斯·李梅將軍對Model 464仍不滿意，他認為正式投入量產和實戰的B-52應擁有長航程和高巡航速度兩項技術優勢。
Model 464讓B-52轉向四發布局，陸航遂將技術指標修改為航程12,000英里，巡航速度400英里/小時，能夠執行投擲核子武器轟炸任務。為此波音提出了兩個方案：Model 464-16和Model 464-17。464-16專門執行核轟炸任務，載彈量必須減至10,000磅時才能滿足較長的航程；464-17主要執行常規轟炸任務，波音設計團隊對該設計進行了一些提升，這包括能夠在有限的航程上攜帶較多（90,000磅）的常規彈藥。
以上兩個方案均通過外掛大型副油箱以達到增加航程的目的，並顯著提高了T35-5的動力輸出。新方案較Model 426更大、更重。全機重約400,000磅，翼展205英尺，機翼面積3,000平方英尺，機長156英尺。35,000英尺高空的極速大約為440英里/小時。
陸航不能夠同時採用這兩款設計，權衡之後選擇了常規轟炸型464-17。除航程還是不足外，此方案基本符合軍方需求。然而不幸的是，克雷吉將軍堅決反對該方案，認為飛機設計理念未能擺脫B-29的影子，很可能在和蘇聯的競爭中落後（當時蘇聯已積極研發Mya-4噴氣式戰略轟炸機）。就連對B-52最為支持的李梅將軍，也對對464-17方案的機體尺寸和造價不甚滿意，並表態將採購數目壓縮到100架。在四面楚歌的環境下，464-17被再度擱置，B-52計劃似乎就此流產。幸好最後在李梅將軍力爭下，波音設計團隊得到了暫緩計劃半年的「寬限期」。
波音在1947年初完成了新一輪設計，最終提出了Model 464-29。新方案同樣配備4台XT35渦槳引擎，但在氣動布局上採用先前未有採用的20度後掠翼，加高了垂直尾翼。機載武器方面除了保留一個尾炮塔外取消全部自衛武器。新機體翼展205英尺，重400,000磅，最高速度為445英里/小時。在動力配置方面，波音最後確定搭載4台普拉特-惠特尼XT57渦槳引擎。

流產危機

隨著美蘇冷戰日益激化，未來兩大集團爆發核戰的可能性不斷增大。於1947年新成立的美國空軍為尋求投擲核子武器的理想方式，專門建立了重型轟炸委員會（Heavy Bombardment Committee，HBC）來研究解決方案，結果分析認為核武載機的航速和最大升限這兩項技術因素在執行核轟炸任務時最為關鍵。1947年12月8日，HBC要求新開發的戰略核子轟炸機在航程和巡航速度方面必須達到最少8,000英里和550英里/小時。而當時B-52最好的設計方案在速度方面只能達到可憐的450英里/小時。由1947年年尾到翌年年初，波音的B-52發展計劃完全看不到達標的可能，新指標正式下達後不出一個禮拜，空軍已經準備和波音取消研發合同了。在合約危機之下，波音董事長威廉·艾倫（William Allen）賣力遊說時任空軍部長斯圖亞特·賽明頓（Stuart Symington）收回成命，並保證設計團隊有能力拿出其他可行方案（如諾斯羅普YB-49）。賽明頓同意了艾倫不撤銷合約，B-52再度從被腰斬的邊緣挽救回來。
驚魂未定的波音設計團隊馬上進行緊張的性能提升工作，1948年1月推出的Model 464-35方案，機體翼展縮短至185英尺（56.39公尺），翼面積減少至2 ,600平方英尺，機長131英尺4英寸，動力則採用T35-W-3引擎（配備共軸反轉螺旋槳）。。Model 464-35可能借鑒了B-47自行車式起落架設計，機腹縱置了四組著陸輪，每組由兩個獨立的輪胎並聯而成，翼下的支撐輪為雙輪式，起飛時收入外側引擎的輪艙內。設計團隊絞盡腦汁對機體進行減重後，全重減至280,000磅。41,000英尺上空的最大速度估計為500英里/小時，最大航程為11,635英里。Model 464-35的性能指標終於縮短了與軍方要求的距離。波音公司於4月向軍方提交了整份第二階段設計方案，研發和測試兩架基於464-35方案的XB-52試驗機。軍方雖然仍不滿意該機的性能，但第一次柏林封鎖危機使美軍蒙受來自蘇聯威脅的龐大壓力，遂認可了這一方案。

漸入佳境：Model 464-49方案

B-52專案自此可謂漸入佳境，1948年5月，美國空軍要求波音研究B-52改用渦輪噴氣引擎（渦噴引擎）的可行性。空軍一直都對遠程噴射式轟炸機深具興趣，不過基於當時的技術條件，渦噴引擎極高的燃料消耗只會大大縮短轟炸機的航程。對於軍方的提問，波音於7月底推出了Model 464-40方案。464-40同464-35類似，不過動力系統就採用翼下萊艙內的8台西屋XJ40-13-12渦噴引擎，機身截面也進行了微調。新機型全重280,000磅，翼展185英尺，機長130英尺9英寸。單從理論上來看，Model 464-40在高空高速方面優於Model 464-35  ——前者在47,000英尺高空的最大速度可達507英里/小時。
464-40提交後，美國空軍新型轟炸機專案的負責人對此表示歡迎。但由于軍方還是顧慮渦噴引擎極高的燃料消耗，依舊指示波音繼續以XT-35渦槳引擎為動力的Model 464-35方案作為兩架XB-52 試驗機的生產藍本。負責裝備工作的副參謀長霍華德·克雷格將軍（Gen. Howard Craig）對噴射動力的B-52並不十分熱心，他認為重型飛機無法直接跳過渦槳階段而直接進入噴射動力階段。
但兩個月後這種說法就被推翻了，1948年10月21日，包括喬治·施瑞爾（George Schairer）、范霍恩·布盧姆泰爾（Vaughn Blumenthal）和亞特·卡爾森（Art Carlsen）在內的波音設計團隊成員前往萊特-帕特森空軍基地（Wright-Patterson AFB），同空軍官員就B-52的動力配置交換意見，萊特航空發展中心的亨利·瓦登上校（Col. Henry Warden）明確告訴他們，渦槳設計將被渦噴設計替代時。聽到這個指示，全體研發小組的成員都十分愕然，好奇軍方為何這麼快就轉變了看法。瓦登進一步指出渦槳引擎無論在技術性能還是可靠性方面都有缺陷，而他本人則積極推薦由普拉特-惠特尼（普惠公司）研發的JT3（J57）噴射發動機作為B-52的動力。值得注意的是，JT3 (J57)本身就是10,000馬力的T45渦槳引擎的噴射衍生型。
其時，普惠在噴射發動機領域並無研發優勢，舊式氣冷活塞引擎才是公司的尖端產品，普惠第一個成功的噴射發動機是PT2，它逐漸演化為成功的T34渦槳引擎。直到1947年，普惠獲得了一份開發10,000馬力的PT4（T45）渦輪旋槳發動機的合同，一旦軍方主張的噴氣引擎研發失敗，PT4（T45）渦槳引擎將作為B-52的候補動力設備。PT4具有13級雙軸流壓縮機，並且可以輕鬆地改裝成純粹的渦噴引擎，如果屆時必須要這樣做的話。
經過10月21日（星期四）與軍方人員的會談，波音小組於次日早晨告知瓦登上校，他們可以在星期一之前完成新的設計方案。為了達成諾言，研發小組甚至不敢放棄週末的寶貴時光，在下榻的旅館通宵加班工作。在參考了一種使用4台西屋XJ40 渦噴引擎的中型轟炸機設計後，小組最後如期提交了又一份新的Model 464-49方案。它配備8台J57渦輪噴氣發動機，布局則和Model 464-40一樣。翼展保持原有長度，但後掠角增大至35度。機翼面積擴大了1,400平方英尺，達到4,000平方英尺（371.6平方公尺），這個翼面積超過先前所有的設計方案，並具備顯著的下反角，機身全重估算為330,000磅。Model 464-49在46,500英尺高空的最大速度約莫為565英里/小時，能夠攜帶10,000磅炸彈作半徑為3,550英里左右的戰鬥巡航。波音小組同時分析認為，使用噴射引擎取代螺旋槳引擎，可以一次性解決空氣動力學和操控繁瑣等一系列以往頗為頭痛的技術缺陷，並且大幅提高B-52的航速，使其在速度方面可以緊貼以螺旋槳引擎為動力的現役轟炸機（如美軍的B-36，對手蘇軍的Tu-95）
自星期一早晨波音小組向空軍遞交了Model 464-49方案後，瓦登上校當下就決定採納這個新方案。稍後，波音中止了早先已近完成的Model 464-35（渦槳方案）全部研發工作。

最終定案——Model 464-67方案

1949年4月26至29日，後掠翼渦噴動力的XB-52模型接受審查。由於J57渦噴引擎在當時只能滿足2,700 海里的作戰半徑，空軍在航程方面對該模型仍有所保留。空軍採購和生產計劃主任奧里弗·庫克將軍（Gen. Orville Cook）對航程則非常不滿，提出重新審視整個計劃，甚至要求安排其他方案參與競爭。不過，一向維護波音計劃的李梅將軍力挺B-52，他認為只要能夠發展更強大的引擎，航程等問題就可迎刃而解。
波音團隊也十分明白航程不足將直接影響B-52專案的發展潛力，並開始把力量針對在提升航程問題上。經過艱苦的分析研究，波音最後推出了一個在整個B-52發展歷程中最具決定性的設計方案——Model 464-67方案。根據新的方案，機體全重調整為390,000磅，作戰半徑預計有3,500英里。機身加長到152英尺8英寸，尾段的脊線被拉直，燃料儲存空間得到增大。根據風洞實驗重新設計了機翼，下反角有所減小，並且加厚翼根部位，使得機翼也能夠儲存燃料，同時令外翼段承受的應力減小，所承受的結構重量得以降低。外側襟翼上增設了擾流板，同時將外翼段副翼移到了內外兩段襟翼之間。平尾改為全動式，後緣帶有配平片。引擎短艙懸吊臂的長度也稍微縮短。464-67得到戰略空軍司令部（Strategic Air Command，SAC）一些官員青睞，當中包括長期支持B-52的李梅將軍。
1950年1月26日，根據庫克將軍的要求，空軍召開了會議審視B-52的未來。其他各式代替方案也被提交到會議上，包括：道格拉斯的新方案、共和與費爾柴德滑軌升空的飛翼方案、康維爾的YB-60（B-36的噴射動力後掠翼版本）、蘭德公司的渦槳機型、兩種基於B-47的新設計（B-47Z），加上幾種火箭飛機。儘管與會者對新型轟炸機最終的發展共識未能達成，李梅將軍還是堅持繼續將波音公司的B-52作為SAC戰略轟炸機的最佳解決方案。
1950年2月，李梅將軍在空軍參謀部要求資深官員會議批准使用Model 464-67替代Model 464-49。1950年3月24日，會議核准了這一決定，但沒有做出批准投產的承諾。延至1951年，美國空軍終於承諾由波音生產B-52戰略轟炸機。此時，美軍和其盟友正在朝鮮戰場和朝鮮人民軍及中國人民志願軍在38線範圍展開激烈戰鬥。雖然蘇聯沒有直接參戰，但冷戰兩大陣營的關係仍轉趨惡化。鑑於國際最新形勢發展，李梅將軍堅決贊成用B-52完成戰略轟炸機部隊的更新換代。1951年1月9日，美國空軍參謀長霍伊特·范登堡將軍正式批准用B-52取代B-36，並於2月14日簽署了第一份量產合約，要求波音飛機公司生產首批13架B-52A型戰略轟炸機（生產序號52-0001/0013）。

原型機

1951年11月，第一架原型機（代號XB-52）出廠，它首先進行了一系列的地面測試和檢驗。然而測試時，該機的引氣系統管道在全壓測試中的爆裂嚴重損壞了機翼後緣，不得不回廠修理，結果XB-52在近一年的時間裡都沒法升空飛行。1952年10月2日，XB-52才終於完成了兩個多小時的首飛，試飛時安裝8台YJ57-P-1渦輪噴射發動機，總重176000千克，單台推力38.7千牛（3950千克），原型機最大速度966公里/小時，有效載重約4500千克，航程11265公里。XB-52只生產了一架。 
YB-52是第二架原型機，布局近似XB-52，不過機載設備有所改變，只製造了一架，於1952年10月試飛，由於XB-52的試飛出現挫折，後出廠的YB-52比前者竟還要提前進行試飛。第二次試飛滯空2小時15分鐘，最後在附近的拉森空軍基地著陸（Larson AFB）。雖然仍存在一些不可忽視的故障，如起落架回收問題、液氧系統缺陷、引擎油閥泄漏等，但試飛員約翰斯頓還是對飛機讚譽有加，稱它「好得令人受不了」（a hell of a good airplane）。。XB-52和YB-52計劃使用的對地攻擊武器是1枚核彈或總重4500千克的普通航空炸彈。按照美軍編號標準，X是試驗機的代碼，而Y則是評估機的代碼，但後續事實表明，這兩架編號不同的原型機結果都是執行著相同的驗證任務。
和後來正式定型量產的B-52各型號不同的是，XB/YB-52的座艙並不是大型飛機常用的並列式布局（即正副機師並排分坐駕駛室左右側，而後方則為飛航工程師或投彈操作員的座艙布局），而是採用更接近戰鬥機座艙的縱列式布局（前方為駕駛員，後方為投彈操作員或飛航工程師，布局類似F14艦載機或F15-E雙座戰鬥轟炸機）。波音的飛機設計師原本期望通過這種設計減少機頭面積，降低飛行阻力，從而提高巡航速度和機動性能。不過，美國軍方對於這款設計卻不甚滿意。李梅將軍如此說道：「你們設計了一款好極的飛機，阿倫（即其時波音的首席執行官威廉·阿倫（William M. Allen））。如果你能夠把座艙改回並列式的話，我就會買下幾架。」（You have a hell of an airplane, Allen. As soon as you put a side-by-side cockpit on it, I'll buy some.）。
在軍方的要求下，波音公司其後把座艙改為現今所見到的並列式，並將B-52投入量產。

交付與停產

1954年3月18日，第一架B-52A（52-0001號機）在西雅圖波音廠房完成組裝，當天波音舉行了盛大出廠儀式，數千人獲邀出席。1953年6月30日時任空軍總參謀長的內森·特維寧將軍（Gen. Nathan Twining）在空軍接受首架B-52時發表講詞表示：「來福槍曾是過去那個時代的偉大武器，……B-52就是今天這個航空時代里的來福槍。」。特維寧強調美軍對巨型噴射式戰略轟炸機技術的掌握，特別是B-52充分具備對任何敵方縱深戰線進行毀滅性打擊，對蘇聯華約集團和其他美國潛在的敵人來說是一種有力的威懾。美國空軍在6月份接收了52-0001號機，但並沒有立即進行試飛或投入現役而是將其送返原廠用於進一步飛行測試，該機最後於1954年8月5日完成了首飛，比預算延遲了14個月。同樣地，其餘兩架B-52A在8、9兩月分別被軍方接收後又送還給波音進行調試。在生產了合共3架後B-52A型的生產工作隨即宣告結束。所有A型均由波音負責製造。
自1954年首架B-52A出廠，波音公司對各型號B-52維持了12年的生產。直到1962年10月26日，最後一架由位波音設於堪薩斯州威奇托市廠房出廠的B-52H正式交付駐公尺諾特空軍基地（Minot AFB）的第4136戰略轟炸聯隊。至此，整個B-52「同溫層堡壘」的生產至此結束。

越南戰爭

越戰時期，美軍大量投入了B-52進行對越共的大規模空襲，代號為「滾雷行動」，並在沿著越南、寮國、柬埔寨三國邊界的「胡志明小徑」實施高密度轟炸。但越共的MiG-21戰鬥機與SA-2防空飛彈令美軍B-52造成一定的損失。
1960年代，美國仍然與中華民國有邦交，而美軍B-52以台中清泉崗機場當作中途的補給據點。

波斯灣戰爭

美軍B-52機隊從沙烏地阿拉伯發動了對薩達姆軍隊的毀滅性空襲，成功重創了伊拉克軍隊，伊軍最後被迫無條件投降。

科索沃戰爭

駐紮於英國的美軍B-52機隊，與B-2聯合作戰，進行了對塞爾維亞的米洛塞維奇軍隊的空襲行動，迫使米氏投降，並停止在科索沃境內的種族清洗活動。

B-52在21世紀的活躍

為了應對中國人民解放軍針對西太平洋第一島鏈與第二島鏈的武力擴張，美國空軍的B-52常態性部署於夏威夷與關島安德森基地；若中國與美國的亞太盟邦發生戰事，美軍B-52可飛抵日本琉球嘉手納基地進行前進部署，以壓制攻勢上具有地利之便的解放軍。
2013年11月23日，中華人民共和國宣布在東海設立防空識別區，覆蓋大部份東海海域。11月26日，五角大廈發言人、美國空軍上校史提夫·華倫（Steve Warren）指出，兩架B-52遠程戰略轟炸機在美國東部時間25日下午7時（北京時間26日上午8點）「在釣魚臺列嶼區域進行活動」（conducted operations in the area of the Senkakus），並在之後返回關島基地。美方說明"這兩架B-52轟炸機沒有武裝，只是從事一般的飛行演練"，但又特別指出其在事前並未遵循中方的要求遞交飛行計畫與通訊頻率資訊，在過程中也完全未與中方通訊，顯示出明確拒絕遵守中方"強加之規則"。美國國防部長稱此為"破壞穩定企圖改變該地區現狀"(destabilising attempt to alter the status quo in the region)，白宮方面則稱此為"不必要的刺激性行為"(unnecessarily inflammatory)。同月27日，中華人民共和國國防部就此事發布《國防部新聞發言人耿雁生就美軍機進入我東海防空識別區答記者問》，指出中國軍隊（對B-52）進行了全程監視、及時識別，判明了美方飛機類別；並且強調，中方依據東海防空識別區航空器識別規則公告，將對在東海防空識別區內的任何航空器的活動進行識別，中方有能力對相關空域實施有效管控。
2018年4月24日，兩架B-52H轟炸機出現在南海，距廣東海岸最近處僅250公里。4月27日，美軍證實兩架B-52H轟炸機於4月24日從安德森空軍基地起飛，在南海與沖繩近海與F-15C戰機一同執行任務，最後再返回關島。美軍同時在聲明中表示，轟炸機持續進駐是為了保持美軍戰備。美軍太平洋司令部從2004年3月起，就持續執行此項任務，一切符合國際法。

XB-52/YB-52

早期實驗機，座位為戰機式的縱列兩人座，後遭國防部反對而更改。

B-52A

首架量產型，依然大量使用指針儀錶板作為操控。

B-52C

B-52C只有35架，除了採用較大的翼下副油箱以外，其他外觀與B-52B相同。

B-52D

結構延壽和航程增加，並可相容掛載多種新飛彈、偵察莢艙。

B-52E

全面換裝現代航電設備，AN/ASB-4轟炸雷達和都卜勒雷達等。

B-52F

換裝J57-P-43W大功率引擎，以及新設計的高容量炸彈架。

B-52G

重大改進型，機體減輕、可空射巡弋飛彈、全電腦化、新型光電紅外線掃描系統。

B-52H

現存95架的最新型，結構與組員組成與B-52G相同，但將J-57更換為TF-33渦扇發動機，新的發動機不但可以提供更大的推力，並且較J-57更為省油。是故換裝新引擎的B-52H航程加大15%。另外加配防電戰系統和自衛防禦系統，還有衛星連結能力可以攜帶幾乎所有美軍彈械，2006年通過驗證可以使用合成燃油減低燃料成本，此為全球軍機首創。2017年，波音公司提出了為其重新更換引擎之計畫。