B-52“同温层堡垒”轰炸机于年投入使用，开启了世纪服役生涯。因为最后一架B-52建造于年，这么算的话，最年轻的一架也有60岁高龄。然而，它很可能在年依旧是美国主要的远程重型轰炸机。跟我们的H-6一样，面临着被俄罗斯大爷问“你们现在已经不使用图-16了吧？”的尴尬。
B-52最初是波音公司为满足美国空*对新型战略轰炸机需求而研发的。最初，为了与B-36Peacemaker“和平缔造者”轰炸机竞争，第一架B-52的设计采用平直翼和六个涡轮螺旋桨发动机的组合。后面又改成了后掠前缘机翼和四个涡轮螺旋桨发动机的设计，很像苏联图-95“熊”轰炸机。但是最终35度后掠翼以及安装在四个吊舱中的八台喷气发动机组合配置成为了B-52选定的设计方案。具有讽刺意味的是，B-52最终取代了B-36轰炸机。第一架B-52G于年2月投入使用，也就是战略空*司令部退役最后一架作战“和平缔造者”的第二天。
年B-52的原始设计敲定，经历了一番波折之后，第一架B-52B于年12月首飞。像所有新型飞机一样，B-52也出现了一些问题。例如为了追求较轻的飞机结构设计导致了性能下降，而且B-52燃油系统经常泄漏和结冰，早期的轰炸和火控计算机性能也十分不稳定，甚至会即使像机舱温度控制这种看似简单的事情上也有问题。因为这些问题，B-52机队在年两次停飞，但是幸运的是，B-52轰炸机一长串的问题最终都被成功的解决，并大大提高了它的稳定性。
B-52在其早期服役期间取得了很多出彩的成绩。年5月21日，一架B-52B轰炸机在比基尼环礁上投下了第一枚空投热核武器Mark15。年11月24日至11月25日期间，第93BW的四架B-52B和第42BW的四架B-52C在“QuickKick”（快速踢）行动中在围绕北美连续飞行，在31小时30分钟内飞行了英里。
为了展示B-52的“全球影响力”，年1月16日至18日期间，三架B-52B在45小时19分钟不间断地全球飞行。轰炸机在飞行过程中使用KC-97L加油机多次空中加油，共计飞行了英里（接近赤道周长）。在接下来的几年里，B-52创造了速度和不加油飞行距离的记录。
在年代，B-52与他们的波音B-47“同温层喷气”和ConvairB-58“盗贼”战略轰炸机兄弟一起，执行空中警报任务。他们在苏联边境附近的高空飞行，在那里提供快速的第一次打击或核战争的报复能力。请记住，那是个相互保证毁灭思维的时代。但是，在年，苏联人向世界证明他们的地对空导弹(SAM)能够在击落高空飞机后，战略轰炸机的作战模式开始从高空转向了低空。B-52成功的适应了，B-47适应了其他任务，而B-58没有适应，最终B-58退役了。
为支持“同温层堡垒”任务的变化，美*开启了对所有B-52轰炸机的改装计划。这些改进主要包括能够发射AGM-28HoundDog防区外核导弹；安装ADM-20Quail诱饵导弹，这是一种先进的电子对抗系统，用于提高B-52在战场上的生存能力；对机身升级使B-52能更好的执行全天候、低空拦截任务。
它曾发生过多起事故，最著名的发生在年的西班牙。当时一架B-52G与一架波音KC-空中加油机在西班牙上空相撞，加油机的机组人员全部遇难，轰炸机的七名机组人员活下来四个。最传奇的是，这架飞机上携带了四枚B-28FI热核弹，每一枚当量为1.45兆吨，其中三个击中了西班牙乡村，一个落在了地中海。在地面的三个中有一个完好无损，但另外两个的常规炸药在撞击时引爆了，扩散了钚，需要对受污染的土壤进行大规模清理。而在地中海落下的炸弹最终在两个半月后被找到。
像任何轰炸机一样，“同温层堡垒”以运送弹药为生。它的核心是一架轰炸机，因此它可以携带多达70,磅（35吨）的炸弹、巡航导弹、防区外武器、地雷，以及几乎任何可以塞进其海绵状炸弹舱或悬挂在其机翼挂架上的任何武器。B-52已在其使用寿命内进行了升级和调整，以携带库存中的最新武器。最初在尾部配备的所有防御性武器都已从仍在服役的B-52H尾部移除。
B-52有两个特征一直在被咱们广大网友调侃。
第一个非常显着的特征就是机翼前缘机身蒙皮上的“皱纹”，有些人称它们为这架“老古董飞机”的年龄皱纹。但实际上很多款战机都有这个情况发生，跟机身结构有关系。这个特征只存在于地面和低空，在高空中B-52看起来还是非常年轻。
另一个特征就是发动机冒黑烟。其实这是在起飞过程中注水导致的，注水（实际上是水和酒精的混合物）既增加了推力，又冷却了发动机内部部件，但会导致燃料不能充分燃烧，因此拖着黑烟在飞。
在年代（仅服役约十年后），随着B-52生产线的停产，人们对B-52的预期寿命提出了担忧。年2月19日，战略空中司令部（SAC）指挥官李梅将*告诉美国国会，他担心“在我们找到B-52的替代品之前，就会崩溃。”但事实上，B-52比李梅和他在SAC更耐用。年李梅去世，年SAC解散。
随着早期型号的B-52在年代中期达到其结构使用寿命的终点，它们退役了。年6月，B型全部退役；年9月，C型退役；年，E型退役；年，大多数F型退役；而经过升级的B-52D一直服役80年代初期。剩余的G和H型得到了大幅升级而存活下来。
苏联解体后，根据削减战略武器条约(START)的条款，架B-52G中的最后一架在航空航天维护与再生中心(AMRC)被切成碎片。
目前大约有75架B-52仍在美国空*服役。B-52仍然是一款可行的“大杀器”，尽管它们都比飞行员年龄要大很多。目前，已经有三代飞行员飞行过B-52，而且很有可能会有第四代飞行员使用它。因为，B-52的操作成本远低于B-2轰炸机，并且具有比B-1B或B-2更高的任务能力，所以它很可能还要持续服役到年。