XB-36 fløy for første gang den 8. august 1946. Men hastigheten og rekkevidden for prototypen feilet i å møte kravene satt av i 1941. Hovedgrunnen til dette var svake motorer, som ble brukt i påvente av produksjonen til de som var påtenkt flyet. Prototypen nummer to, fløy for første gang den 4. desember 1947. Det hadde et forbedret cockpitvindu, som ble brukt i senere produksjon. Alt i alt ble dette flyet, som var mer effektivt og med sterkere motorer enn den forrige prototypen, ganske lik den senere produksjonsmodellen. YB-36 ble faktisk overgått av den første produksjonsmodellen i å komme til luften. Denne ble fløyet til flybasen Wright-Patterson, hvor flykroppen undergikk flere fysiske tester.