アメリカ空軍
冷戦期においては、ソ連を仮想敵として核戦争に対する警戒・準備を行っていた。1940年代後半においては核兵器は大型核爆弾しかなく、それを運用できるのは空軍のみであった。1950年代後半にアトラスなど大陸間弾道ミサイルが実用化されるとこれも空軍の管轄となった。
戦略航空軍団 (SAC) はB-29に次いでB-36が実用化され、さらにはジェット化したB-47、B-52といった大型爆撃機を配備し、核攻撃能力の保持に努めた。さらには高速性能で防空網を突破することを目論んだB-58が配備されたほか、マッハ3の超高速機であるXB-70も試験された。
台湾と米国が1954年に米華相互防衛条約に署名した後、米空軍は台湾に駐留し、1979年に中国との外交関係が樹立された後、米軍が台湾から撤退するまで、台湾の防空を維持するための主要基地として清泉崗基地と台南基地を使用した。
1957年10月4日にソ連がスプートニク1号を打ち上げたことで、ソ連が核ミサイル分野においてアメリカを上回っているのではないかという恐れからミサイル・ギャップ論争に発展した。ミサイル・ギャップ論争は、ソ連の核攻撃による先制攻撃でアメリカ爆撃機が地上で全滅するのではないか、という危機感を高め、空軍首脳による戦略爆撃機の一部に核爆弾を常時搭載し空中待機させる方針決定の要因となった。
ヨーロッパにおいて、アメリカ陸軍航空軍は昼間爆撃を開始した。統合参謀本部では英国空軍の計画立案者たちが反対したが、それを押し切ってのことだった。合衆国の戦術は、戦闘機の護衛なしに昼間のドイツ上空に爆撃機を何十機も緊密に編隊飛行させ、爆撃機同士が互いに装備する機銃・機関砲でハリネズミのように防衛し合うというものであったが、部分的な成功しか収められなかった。ルーマニアのプロイエシュチにある精油所、ドイツ中部のシュヴァインフルトのボールベアリング工場、ドイツ南部のレーゲンスブルクにあるメッサーシュミット工場への爆撃作戦では、多くの爆撃機が撃墜され、おびただしい数の搭乗員が戦死した。長大な航続距離を誇るP-51マスタング戦闘機が爆撃機の護衛に参加するようになると、爆撃機搭乗員の戦死者は減少した。1944年、2月20日から25日にわたるビッグウィーク (Big Week) と呼ばれる1週間に、連合軍は「アーギュメント」作戦を行い、ドイツ空軍は熟練のパイロットを失った。