早在1945年11月23日，也就是二戰剛剛結束不久，國空軍就前瞻地提出了新一代戰略轟炸機的效能要求：作戰半徑需達到5000英里（約8050公里），在英尺高空的航速不低於300英里/小時，載彈量需滿足磅的標準；駕駛艙乘員定為5人，同時預留擴充至6人的空間。
這款被定位為第二代洲際轟炸機的機型，目標直指接替當時尚未進行航的B-36——如此有前瞻的規劃，與費爾多的遠見卓識不可分。
這款新機型的設計思想，與B-36截然不同。B-36憑藉超遠的作戰半徑，超越了所有護航戰鬥機的航程，再以集的遙控炮塔構建360度球面火網進行自衛；而新機型則劍走偏鋒，主打依靠自卓越的飛行效能擺敵方攔截，過儘可能減自衛武和作人員，將效能指標最大化提升。
1946年2月13日，國空軍正式啟新一代戰略轟炸機的研發招標。波音、馬丁、康維爾三家航空工業巨頭迅速響應，各自提了設計方案與本報價。其中，波音公司的del 462方案初看與B-29相似，但積大幅放大：採用平直上單翼氣佈局，翼展221英尺，機翼面積3250平方英尺，圓截面直筒形機長161英尺2英寸，空重達磅；四個主起落架獨立收藏於機腹側的發機艙，是常規前三點起落架佈局的創新變形。
力系統的選擇曾一度陷糾結——當時渦噴氣發機油耗極高，難以滿足軍方對續航的嚴苛要求，設計者最終暫時放棄了噴氣力。儘管del 462存在航程偏短、結構未經過充分測試等問題，但憑藉整設計的前瞻，國軍方仍於1946年6月5日宣佈波音中標，並在當月中旬為其賦予XB-52的試驗型編號。
隨著航空技的飛速發展，渦噴氣發機的效能實現巨大突破，XB-52迎來了關鍵的“換芯”升級。XB-52與後續的YB-52原型機，均搭載8臺普惠YJ57-P-3軸流渦噴氣發機，單臺推力達38.7千牛（約3950公斤/8700磅）。
這8臺引擎分4組安裝在翼下發機短艙，短艙過懸臂吊掛於機翼下方，突出於機翼前緣。外兩組短艙距離機中心線分別為10.4米和18.29米，發機的前佈局不僅為機翼剖面重心前移提供了防振配重，提升了振臨界速度，還為後緣增升裝置的設定創造了便利；同時，發機重力可使機翼飛行載荷降低10%-15%，吊掛懸臂兼翼刀功能，能有效推遲失速並增強橫向穩定。
經過反覆最佳化，最終定型的B-52戰略轟炸機效能引數堪稱驚豔：
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