Tibbets ble beordret tilbake til USA i februar 1943 for å bidra til utviklingen av Boeing B-29 Superfortress. I september 1944 ble han vingsjef for 509th Composite Group, som skulle få ansvaret for bombingen av Hiroshima og Nagasaki. Etter krigen deltok han i Operation Crossroads, testingen av atomvåpen ved Bikiniatollet i 1946. Han var også delaktig i utviklingen av Boeing B-47 Stratojet på begynnelsen av 1950-tallet. Han ledet 308th Bombardment Wing og 6th Air Division på slutten av 1950-tallet, før han ble militærattasjé i India fra 1964 til 1966. Etter at han sluttet i det militære i 1966 jobbet han for Executive Jet Aviation, der han var president fra 1976 til han pensjonerte seg i 1987.