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不過，進入以噴射機為空戰核心的韓戰，美軍B-29轟炸機已經失去速度與高度優勢，頻頻遭到北韓MiG-15戰機擊落。在實戰環境下，螺旋槳轟炸機存在著航程不足、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砲等缺點，因此美軍認為有必要研發巡航速度更快、升限更高以及航程更長的噴射戰略轟炸機，以配合新時代洲際戰略轟炸的需求。
波音（Boeing）公司以B-47轟炸機為基礎研發出新一代長程噴射戰略轟炸機，於1952年4月完成試飛，美軍賦予B-52的編號。美軍現役B-52H為B-52系列最後生產型號，1958至1962年間一共生產102架，最多可搭載27公噸的武器轟炸敵人，在執行戰術轟炸任務時能搭載104枚炸彈投擲；在執行戰略轟炸任務時翼下掛載裝設核彈頭的空射巡弋飛彈。
1960年代美軍介入越南戰爭後，選定台灣的清泉崗基地作為美軍在東亞主要的後勤支援基地，在美方出資、我國提供土地與人力擴建下，清泉崗基地由原先10多公頃的基地，擴建變成占地1750公傾。
1965年3月至1968年11月期間，美軍實施代號「滾雷行動」的轟炸任務，美軍出動大批B-52轟炸機沿著越南、寮國、柬埔寨三國邊界的「胡志明小徑」實施高密度轟炸，參與越南轟炸任務的B-52轟炸機由泰國烏打拋與台中清泉崗基地起飛。清泉崗基地內的「美軍駐清泉崗基地足跡館」就保存有B-52在台服役照片。
與新式轟炸機相較，B-52轟炸機不具備雷達匿蹤能力，但B-52載彈量大，能攜帶美國空軍各種武器執行任務，甚至是空投傳單，也是美國空軍捨不得將它退休的原因之一。2013年11月，中國單方面宣布設立東海防空識別區，引起周邊鄰國不滿之際，美軍派出2架B-52戰略轟炸機無預警飛進東海防空識別區內繞行一周，意圖向北京示威。
美國空軍在2019年宣布B-52H轟炸機升級計畫，包括換裝與F/A-18E/F超級大黃蜂戰機同樣的AN/APG-79 雷達、升級航電系統、勞斯萊斯公司生產的F130發動機，預計可以服役至2050年。升級過後的B-52轟炸機稱為B-52J，屆時這批轟炸機服役已邁入90歲。
