B-52“同温层堡垒”（英语：B-52 Stratofortress）是美国波音飞机公司研制的八发动机远程战略轰炸机，用于替换B-36和平缔造者轰炸机执行战略轰炸任务。1948年提出设计方案，1952年第一架原型机首飞，1955年批量生产型开始交付使用，先后发展了B-52A、B、C、D、E、F、G、H等8种型别，1962年停止生产，总共生产了744架飞机。90年代是B-52轰炸机使用的鼎盛时期，有600多架B-52各型飞机在美国战略空军服役，以后大多数早期型号先后退役。
美国空军现在预算让B-52一直服役至2050年，届时其服役时间将高达90年。考量到B-52是具有发射巡航导弹能力的美国战略轰炸机中造价最低的机种，美军选择让B-52继续服役。
美国战后的重型战略轰炸机开发计划最早可以追溯至1945年6月，当时二战尚未结束，日本还在太平洋极力抵抗盟军的步步进迫。当时航空装备司令部（AMC）接到美国陆军航空军（USAAF）的指示，着手策划新一代战略轰炸机的研究与开发。
根据美军在二战时期对德、日执行战略轰炸时普遍采用的B-17、B-29等旧式轰炸机，在实战环境下存在着航程不足、飞行升限较低，对前线机场的依赖过高、容易遭受敌方防空火炮甚至新式地对空导弹的打击（纳粹德国在二战末期研发出世界第一种用于实战的防空导弹——“莱茵女儿”）等种种问题，美国军方认为有必要研发巡航速度更快、升限更高以及作战半径更长的战略轰炸机以配合新时代洲际战略轰炸的需求。
1945年11月19日，美国空军装备司令部（AMC）提出了该新型战略轰炸机的要求技术特性：“能够在不依赖其他国家控制的高级和中级基地的情况下进行战略任务”。该战略轰炸机可搭载五名以上炮手和六名换防人员，设计巡航高度3万4千英尺（10400米），巡航速度300英里每小时（260节，480公里/小时），作战半径5000英里（4,300海里，8000公里）。 1946年2月13日，美国空军向波音公司，团结飞机公司和格伦·L·马丁公司提交了这些规格的招标邀请。
次年2月13日，美国陆军航空军开始对新一代战略轰炸机研发进行招标。波音、马丁和统一伏尔梯（康维尔公司前身）三间美国航空工业巨头分别提交了各自的设计参数和成本报价。其中，波音公司命名为Model 462的方案表观上类似于B-29，只不过新飞机的体积比B-29要放大许多。气动布局采用旧式的平直上单翼，翼展221英尺，面积3,250平方英尺，圆截面直筒形机身长161英尺2英寸，重360,000磅，飞机四个主起落架独立地收藏在设在机腹内侧的四个发动机舱，属于常规前三点式起落架布局的一种变形。动力配置方面，由于在当时的技术条件下，涡轮喷气发动机油耗极高，在续航时间上难以满足军方，故最终被设计者弃用。Model 462使用6台莱特XT35“台风”涡轮螺旋桨喷气发动机，单台输出功率5,500马力（4,100千瓦），6片螺旋桨叶片。由于Model 462采用和苏联图-95“熊”式战略轰炸机相似的涡轮螺旋桨喷气发动机，因此最初代的XB-52（与军方订立合同后的正式编号）与现在我们看到使用无外露桨叶涡扇发动机的B-52，简直彷若两机。
尽管Model 462航程甚短，机体也未进行任何测试。美国军方还是于1946年6月5日宣布了招标结果：波音的Model 462方案赢得合同，并在当月中旬得到了军方XB-52的试验机型编号。7月28日，波音进一步得到了建造1：1机体模型的书面合同，以及需要提供早期阶段的工程设计和测试数据。不过，时间只过了三个月，美国陆军航空队对XB-52的发展前途愈来愈感到忧虑：Model 462的性能和其前辈B-36相比，不能明确找到技术优势，而且改进空间有限。时任航空军参谋长助理厄尔·帕特里奇少将（Earle E. Partridge）曾经直接了当地向军方指出，和预定的技术开发标准对比，Model 462完全不合格。
面对军方的指责，波音总设计师爱德华·威尔斯（Edwards Wells）领导研发小组唯有推倒重来，提出了一个全新的Model 464方案。新设计比Model 462小得多，只采用4台XT35涡桨发动机，全重下降至230,000磅。对于这一全新的设计方案，陆航工程处长劳伦斯·克雷吉少将（Maj. Gen. Laurence Craigie）对此深表欢迎。然而，直到1946年11月，负责研发工作的航空军副参谋长柯蒂斯·李梅将军对Model 464仍不满意，他认为正式投入量产和实战的B-52应拥有长航程和高巡航速度两项技术优势。
Model 464让B-52转向四发布局，陆航遂将技术指标修改为航程12,000英里，巡航速度400英里/小时，能够执行投掷核武器轰炸任务。为此波音提出了两个方案：Model 464-16和Model 464-17。464-16专门执行核轰炸任务，载弹量必须减至10,000磅时才能满足较长的航程；464-17主要执行常规轰炸任务，波音设计团队对该设计进行了一些提升，这包括能够在有限的航程上携带较多（90,000磅）的常规弹药。
以上两个方案均通过外挂大型副油箱以达到增加航程的目的，并显著提高了T35-5的动力输出。新方案较Model 426更大、更重。全机重约400,000磅，翼展205英尺，机翼面积3,000平方英尺，机长156英尺。35,000英尺高空的极速大约为440英里/小时。
陆航不能够同时采用这两款设计，权衡之后选择了常规轰炸型464-17。除航程还是不足外，此方案基本符合军方需求。然而不幸的是，克雷吉将军坚决反对该方案，认为飞机设计理念未能摆脱B-29的影子，很可能在和苏联的竞争中落后（当时苏联已积极研发Mya-4喷气式战略轰炸机）。就连对B-52最为支持的李梅将军，也对对464-17方案的机体尺寸和造价不甚满意，并表态将采购数目压缩到100架。在四面楚歌的环境下，464-17被再度搁置，B-52计划似乎就此流产。幸好最后在李梅将军力争下，波音设计团队得到了暂缓计划半年的“宽限期”。
波音在1947年初完成了新一轮设计，最终提出了Model 464-29。新方案同样配备4台XT35涡桨发动机，但在气动布局上采用先前未有采用的20度后掠翼，加高了垂直尾翼。机载武器方面除了保留一个尾炮塔外取消全部自卫武器。新机体翼展205英尺，重400,000磅，最高速度为445英里/小时。在动力配置方面，波音最后确定搭载4台普拉特-惠特尼XT57涡桨发动机。
随着美苏冷战日益激化，未来两大集团爆发核战的可能性不断增大。于1947年新成立的美国空军为寻求投掷核武器的理想方式，专门建立了重型轰炸委员会（Heavy Bombardment Committee，HBC）来研究解决方案，结果分析认为核武载机的航速和最大升限这两项技术因素在执行核轰炸任务时最为关键。1947年12月8日，HBC要求新开发的战略核子轰炸机在航程和巡航速度方面必须达到最少8,000英里和550英里/小时。而当时B-52最好的设计方案在速度方面只能达到可怜的450英里/小时。由1947年年尾到翌年年初，波音的B-52发展计划完全看不到达标的可能，新指标正式下达后不出一个礼拜，空军已经准备和波音取消研发合同了。在合约危机之下，波音董事长威廉·艾伦（William Allen）卖力游说时任空军部长斯图亚特·赛明顿（Stuart Symington）收回成命，并保证设计团队有能力拿出其他可行方案（如诺斯罗普YB-49）。赛明顿同意了艾伦不撤销合约，B-52再度从被腰斩的边缘挽救回来。
惊魂未定的波音设计团队马上进行紧张的性能提升工作，1948年1月推出的Model 464-35方案，机体翼展缩短至185英尺（56.39米），翼面积减少至2 ,600平方英尺，机长131英尺4英寸，动力则采用T35-W-3发动机（配备共轴反转螺旋桨）。。Model 464-35可能借鉴了B-47自行车式起落架设计，机腹纵置了四组着陆轮，每组由两个独立的轮胎并联而成，翼下的支撑轮为双轮式，起飞时收入外侧发动机的轮舱内。设计团队绞尽脑汁对机体进行减重后，全重减至280,000磅。41,000英尺上空的最大速度估计为500英里/小时，最大航程为11,635英里。Model 464-35的性能指标终于缩短了与军方要求的距离。波音公司于4月向军方提交了整份第二阶段设计方案，研发和测试两架基于464-35方案的XB-52试验机。军方虽然仍不满意该机的性能，但第一次柏林封锁危机使美军蒙受来自苏联威胁的庞大压力，遂认可了这一方案。
B-52专案自此可谓渐入佳境，1948年5月，美国空军要求波音研究B-52改用涡轮喷气发动机（涡喷发动机）的可行性。空军一直都对远程喷气式轰炸机深具兴趣，不过基于当时的技术条件，涡喷发动机极高的燃料消耗只会大大缩短轰炸机的航程。对于军方的提问，波音于7月底推出了Model 464-40方案。464-40同464-35类似，不过动力系统就采用翼下吊舱内的8台西屋XJ40-13-12涡喷发动机，机身截面也进行了微调。新机型全重280,000磅，翼展185英尺，机长130英尺9英寸。单从理论上来看，Model 464-40在高空高速方面优于Model 464-35 ——前者在47,000英尺高空的最大速度可达507英里/小时。
464-40提交后，美国空军新型轰炸机专案的负责人对此表示欢迎。但由于军方还是顾虑涡喷发动机极高的燃料消耗，依旧指示波音继续以XT-35涡桨发动机为动力的Model 464-35方案作为两架XB-52 试验机的生产蓝本。负责装备工作的副参谋长霍华德·克雷格将军（Gen. Howard Craig）对喷气动力的B-52并不十分热心，他认为重型飞机无法直接跳过涡桨阶段而直接进入喷气动力阶段。
但两个月后这种说法就被推翻了，1948年10月21日，包括乔治·施瑞尔（George Schairer）、范霍恩·布卢姆泰尔（Vaughn Blumenthal）和亚特·卡尔森（Art Carlsen）在内的波音设计团队成员前往莱特-帕特森空军基地（Wright-Patterson AFB），同空军官员就B-52的动力配置交换意见，莱特航空发展中心的亨利·瓦登上校（Col. Henry Warden）明确告诉他们，涡桨设计将被涡喷设计替代时。听到这个指示，全体研发小组的成员都十分愕然，好奇军方为何这么快就转变了看法。瓦登进一步指出涡桨发动机无论在技术性能还是可靠性方面都有缺陷，而他本人则积极推荐由普拉特-惠特尼（普惠公司）研发的JT3（J57）喷气发动机作为B-52的动力。值得注意的是，JT3 (J57)本身就是10,000马力的T45涡桨发动机的喷气衍生型。
其时，普惠在喷气发动机领域并无研发优势，旧式气冷活塞发动机才是公司的尖端产品，普惠第一个成功的喷气发动机是PT2，它逐渐演化为成功的T34涡桨发动机。直到1947年，普惠获得了一份开发10,000马力的PT4（T45）涡轮螺旋桨发动机的合同，一旦军方主张的喷气发动机研发失败，PT4（T45）涡桨发动机将作为B-52的候补动力设备。PT4具有13级双轴流压气机，并且可以轻松地改装成纯粹的涡喷发动机，如果届时必须要这样做的话。
经过10月21日（星期四）与军方人员的会谈，波音小组于次日早晨告知瓦登上校，他们可以在星期一之前完成新的设计方案。为了达成诺言，研发小组甚至不敢放弃周末的宝贵时光，在下榻的旅馆通宵加班工作。在参考了一种使用4台西屋XJ40 涡喷发动机的中型轰炸机设计后，小组最后如期提交了又一份新的Model 464-49方案。它配备8台J57涡轮喷气发动机，布局则和Model 464-40一样。翼展保持原有长度，但后掠角增大至35度。机翼面积扩大了1,400平方英尺，达到4,000平方英尺（371.6平方米），这个翼面积超过先前所有的设计方案，并具备显著的下反角，机身全重估算为330,000磅。Model 464-49在46,500英尺高空的最大速度约莫为565英里/小时，能够携带10,000磅炸弹作半径为3,550英里左右的战斗巡航。波音小组同时分析认为，使用喷气发动机取代螺旋桨发动机，可以一次性解决空气动力学和操控繁琐等一系列以往颇为头痛的技术缺陷，并且大幅提高B-52的航速，使其在速度方面可以紧贴以螺旋桨发动机为动力的现役轰炸机（如美军的B-36，对手苏军的图-95）
自星期一早晨波音小组向空军递交了Model 464-49方案后，瓦登上校当下就决定采纳这个新方案。稍后，波音中止了早先已近完成的Model 464-35（涡桨方案）全部研发工作。
1949年4月26至29日，后掠翼涡喷动力的XB-52模型接受审查。由于J57涡喷发动机在当时只能满足2,700 海里的作战半径，空军在航程方面对该模型仍有所保留。空军采购和生产计划主任奥里弗·库克将军（Gen. Orville Cook）对航程则非常不满，提出重新审视整个计划，甚至要求安排其他方案参与竞争。不过，一向维护波音计划的李梅将军力挺B-52，他认为只要能够发展更强大的发动机，航程等问题就可迎刃而解。
波音团队也十分明白航程不足将直接影响B-52专案的发展潜力，并开始把力量针对在提升航程问题上。经过艰苦的分析研究，波音最后推出了一个在整个B-52发展历程中最具决定性的设计方案——Model 464-67方案。根据新的方案，机体全重调整为390,000磅，作战半径预计有3,500英里。机身加长到152英尺8英寸，尾段的脊线被拉直，燃料储存空间得到增大。根据风洞实验重新设计了机翼，下反角有所减小，并且加厚翼根部位，使得机翼也能够储存燃料，同时令外翼段承受的应力减小，所承受的结构重量得以降低。外侧襟翼上增设了扰流板，同时将外翼段副翼移到了内外两段襟翼之间。平尾改为全动式，后缘带有配平片。发动机短舱悬吊臂的长度也稍微缩短。464-67得到战略空军司令部（Strategic Air Command，SAC）一些官员青睐，当中包括长期支持B-52的李梅将军。
1950年1月26日，根据库克将军的要求，空军召开了会议审视B-52的未来。其他各式代替方案也被提交到会议上，包括：道格拉斯的新方案、共和与费尔柴德滑轨升空的飞翼方案、康维尔的YB-60（B-36的喷气动力后掠翼版本）、兰德公司的涡桨机型、两种基于B-47的新设计（B-47Z），加上几种火箭飞机。尽管与会者对新型轰炸机最终的发展共识未能达成，李梅将军还是坚持继续将波音公司的B-52作为SAC战略轰炸机的最佳解决方案。
1950年2月，李梅将军在空军参谋部要求资深官员会议批准使用Model 464-67替代Model 464-49。1950年3月24日，会议核准了这一决定，但没有做出批准投产的承诺。延至1951年，美国空军终于承诺由波音生产B-52战略轰炸机。此时，美军和其盟友正在朝鲜战场和朝鲜人民军及中国人民志愿军在38线范围展开激烈战斗。虽然苏联没有直接参战，但冷战两大阵营的关系仍转趋恶化。鉴于国际最新形势发展，李梅将军坚决赞成用B-52完成战略轰炸机部队的更新换代。1951年1月9日，美国空军参谋长霍伊特·范登堡将军正式批准用B-52取代B-36，并于2月14日签署了第一分量产合约，要求波音飞机公司生产首批13架B-52A型战略轰炸机（生产序号52-0001/0013）。
1951年11月，第一架原型机（代号XB-52）出厂，它首先进行了一系列的地面测试和检验。然而测试时，该机的引气系统管道在全压测试中的爆裂严重损坏了机翼后缘，不得不回厂修理，结果XB-52在近一年的时间里都没法升空飞行。1952年10月2日，XB-52才终于完成了两个多小时的首飞，试飞时安装8台YJ57-P-1涡轮喷气发动机，总重176000千克，单台推力38.7千牛（3950千克），原型机最大速度966公里/小时，有效载重约4500千克，航程11265公里。XB-52只生产了一架。
YB-52是第二架原型机，布局近似XB-52，不过机载设备有所改变，只制造了一架，于1952年10月试飞，由于XB-52的试飞出现挫折，后出厂的YB-52比前者竟还要提前进行试飞。第二次试飞滞空2小时15分钟，最后在附近的拉森空军基地着陆（Larson AFB）。虽然仍存在一些不可忽视的故障，如起落架回收问题、液氧系统缺陷、发动机油阀泄漏等，但试飞员约翰斯顿还是对飞机赞誉有加，称它“好得令人受不了”（a hell of a good airplane）。。XB-52和YB-52计划使用的对地攻击武器是1枚核弹或总重4500千克的普通航空炸弹。按照美军编号标准，X是试验机的代码，而Y则是评估机的代码，但后续事实表明，这两架编号不同的原型机结果都是执行着相同的验证任务。
和后来正式定型量产的B-52各型号不同的是，XB/YB-52的座舱并不是大型飞机常用的并列式布局（即正副机师并排分坐驾驶室左右侧，而后方则为飞行工程师或投弹操作员的座舱布局），而是采用更接近战斗机座舱的纵列式布局（前方为驾驶员，后方为投弹操作员或飞行工程师，布局类似F14舰载机或F15-E双座战斗轰炸机）。波音的飞机设计师原本期望通过这种设计减少机头面积，降低飞行阻力，从而提高巡航速度和机动性能。不过，美国军方对于这款设计却不甚满意。李梅将军如此说道：“你们设计了一款好极的飞机，阿伦（即其时波音的首席执行官威廉·阿伦（William M. Allen））。如果你能够把座舱改回并列式的话，我就会买下几架。”（You have a hell of an airplane, Allen. As soon as you put a side-by-side cockpit on it, I'll buy some.）。
在军方的要求下，波音公司其后把座舱改为现今所见到的并列式，并将B-52投入量产。
1954年3月18日，第一架B-52A（52-0001号机）在西雅图波音厂房完成组装，当天波音举行了盛大出厂仪式，数千人获邀出席。1953年6月30日时任空军总参谋长的内森·特维宁将军（Gen. Nathan Twining）在空军接受首架B-52时发表讲词表示：“来福枪曾是过去那个时代的伟大武器，……B-52就是今天这个航空时代里的来福枪。”。特维宁强调美军对巨型喷气式战略轰炸机技术的掌握，特别是B-52充分具备对任何敌方纵深战线进行毁灭性打击，对苏联华约集团和其他美国潜在的敌人来说是一种有力的威慑。美国空军在6月份接收了52-0001号机，但并没有立即进行试飞或投入现役而是将其送返原厂用于进一步飞行测试，该机最后于1954年8月5日完成了首飞，比预算延迟了14个月。同样地，其余两架B-52A在8、9两月分别被军方接收后又送还给波音进行调试。在生产了合共3架后B-52A型的生产工作随即宣告结束。所有A型均由波音负责制造。
自1954年首架B-52A出厂，波音公司对各型号B-52维持了12年的生产。直到1962年10月26日，最后一架由位波音设于堪萨斯州威奇托市厂房出厂的B-52H正式交付驻米诺特空军基地（Minot AFB）的第4136战略轰炸联队。至此，整个B-52“同温层堡垒”的生产至此结束。
越战时期，美军大量投入了B-52进行对越共的大规模空袭，代号为“滚雷行动”，并在沿着越南、老挝、柬埔寨三国边界的“胡志明小径”实施高密度轰炸。但越共的MiG-21战斗机与SA-2防空导弹令美军B-52造成一定的损失。
1960年代，美国仍然与中华民国有邦交，而美军B-52以台中清泉岗机场当作中途的补给据点。
美军B-52机队从沙特阿拉伯发动了对萨达姆军队的毁灭性空袭，成功重创了伊拉克军队，伊军最后被迫无条件投降。
驻扎于英国的美军B-52机队，与B-2联合作战，进行了对塞尔维亚的米洛塞维奇军队的空袭行动，迫使米氏投降，并停止在科索沃境内的种族清洗活动。
为了对西太平洋第一岛链与第二岛链进行武力扩张，美国空军的B-52常态性部署于夏威夷与关岛安德森基地；若中国与美国的亚太盟邦发生战事，美军B-52可飞抵日本琉球嘉手纳基地进行前进部署，以压制攻势上具有地利之便的解放军。
2013年11月23日，中华人民共和国宣布在东海设立防空识别区，覆盖大部分东海海域。11月26日，五角大厦发言人、美国空军上校斯蒂夫·沃伦（Steve Warren）指出，两架B-52远程战略轰炸机在美国东部时间25日下午7时（北京时间26日上午8点）“在钓鱼台列屿区域进行活动”（conducted operations in the area of the Senkakus），并在之后返回关岛基地。美方说明"这两架B-52轰炸机没有武装，只是从事一般的飞行演练"，但又特别指出其在事前并未遵循中方的要求递交飞行计划与通讯频率资讯，在过程中也完全未与中方通讯，显示出明确拒绝遵守中方"强加之规则"。美国国防部长称此为"破坏稳定企图改变该地区现状"(destabilising attempt to alter the status quo in the region)，白宫方面则称此为"不必要的刺激性行为"(unnecessarily inflammatory)。同月27日，中华人民共和国国防部就此事发布《国防部新闻发言人耿雁生就美军机进入我东海防空识别区答记者问》，指出中国军队（对B-52）进行了全程监视、及时识别，判明了美方飞机类别；并且强调，中方依据东海防空识别区航空器识别规则公告，将对在东海防空识别区内的任何航空器的活动进行识别，中方有能力对相关空域实施有效管控。
2018年4月24日，两架B-52H轰炸机出现在南海，距广东海岸最近处仅250公里。4月27日，美军证实两架B-52H轰炸机于4月24日从安德森空军基地起飞，在南海与冲绳近海与F-15C战机一同执行任务，最后再返回关岛。美军同时在声明中表示，轰炸机持续进驻是为了保持美军战备。美军太平洋司令部从2004年3月起，就持续执行此项任务，一切符合国际法。
早期实验机，座位为战机式的纵列两人座，后遭国防部反对而更改。
首架量产型，依然大量使用指针仪表板作为操控。
只有35架，除了采用较大的翼下副油箱以外，其他外观与B-52B相同。
结构延寿和航程增加，并可相容挂载多种新导弹、侦察荚舱。
全面换装现代航电设备，AN/ASB-4轰炸雷达和多普勒雷达等。
换装J57-P-43W大功率发动机，以及新设计的高容量炸弹架。
重大改进型，机体减轻、可空射巡航导弹、全电脑化、新型光电红外线扫描系统。
现存95架的最新型，结构与组员组成与B-52G相同，但将J-57更换为TF-33涡扇发动机，新的发动机不但可以提供更大的推力，并且较J-57更为省油。是故换装新发动机的B-52H航程加大15%。另外加配防电战系统和自卫防御系统，还有卫星连结能力可以携带几乎所有美军弹械，2006年通过验证可以使用合成燃油减低燃料成本，此为全球军机首创。2017年，波音公司提出了为其重新更换发动机之计划。
所有早期成本已经依2006年物价调整成现代物价，单位：美元
B-52轰炸机
B-52下层甲板的雷达与轰炸系统（左）及导航系统（右）