1935年10月30日，波音-299在试飞中升空不久即坠毁，两名试飞员殉职。后期调查显示，失事原因在于飞行员操作不当。

最终，美国军方选择了道格拉斯公司DB-1轰炸机，波音-299飞机落选不是因为试飞失事，而是由于造价过高。购买一架波音-299的资金可以买两架DB-1飞机。和平时期美国陆军资金不足，从而放弃波音-299飞机。未能中标对波音公司是一大打击，但由于波音-299飞机出色的性能，后来美国陆军仍然订购了14架波音-299作为试验机，并给予波音-299以YB-17的官方编号，后又改称为Y1B-17。Y1B-17飞机与波音-299的最大不同是换装了4台莱特公司GR1820-39型930马力发动机。

1937年8月Y1B-17交付完毕，其中12架组建了第2轰炸机大队，部署在弗吉尼亚州兰格利机场。

1944年8月，第二次世界大战中的美国陆军航空军（USAAF）至少已有33个B-17轰炸机大队部署在海外作战。

随后的B-17E、B-17F和B-17G型陆续改进，其中B-17F型生产了3405架，B-17G型生产了8680架。到1945年4月最后一架B-17G出厂时止，各型B-17轰炸机共生产了12731架。在第二次世界大战中各型B-17轰炸机的投弹量占美军全部投弹总数的41%，高达64万吨。

美国在战后，还把部分B-17轰炸机改装为SB-17G救援机、QB-17无线电靶机、JB-17G发动机试验载机等多种型号。美军的最后一架B-17（QB-17）在1960年的一次导弹试射中作为靶机被击毁。

B-17轰炸机采用常规气动布局，下单翼，单垂尾，后三点可收放式起落架。该机在当时世界轰炸机中首次采用装配4台螺旋桨发动机的新型设计方案，首次全机采用金属结构和流线型外形，首次在轰炸机中设置了机炮炮塔，增强了空战自卫能力。B-17轰炸机在机头、机腹、机背、机尾和机身两侧都设有水滴形机枪炮塔，能对空中各个方向进行射击，具有突出的空中火力。

B-17轰炸机整个机身分为5段，机翼为承力管状结构，外包皱形波纹蒙皮，在机身与发动机舱的主翼翼段设有铝制油箱。

B-17轰炸机试制原型机（波音-299）采用4台普惠公司的R-1690-E“大黄蜂”螺旋桨发动机，单台最大功率750马力。后来在改进研制中，官方将其称为Y1B-17型轰炸机，同时换装了4台莱特公司的GR1820-39“飓风”螺旋桨发动机，单台最大功率提升至930马力。

为进一步改进飞机的飞行性能，美国陆军要求提高速度机作战高度。波音公司在Y1B-17A型机上，安装4台GR-1820-51发动机，单台最大功率提高到1000马力，还加装了摩斯/通用电气公司的涡轮增压器。改进后的Y1B-17A轰炸机实用升限增加了3050米，飞行速度提高了64千米/小时。

B-17轰炸机的中段机舱内的2个直立挂架可携载2177千克航空炸弹，由于装备了新型诺顿瞄准器，使投弹精度大幅提高。

该机机首炮塔中装备7.62毫米机枪，机背炮塔改装低阻外形透明凸罩，机腹炮塔改为类似浴盆的炮塔舱，机背、机腹炮塔均装备双管12.7毫米机枪。

B-17轰炸机改进了机上电力、燃油及氧气系统，而飞机操作驾驶系统与投弹瞄准系统间新增的自动协调装备，提高了飞机的轰炸效能。该机还加装额外的装甲板，为飞行员和枪炮射手提供更好防护。

B-17轰炸机参考数据：

Y1B-17A

鉴于战斗机的性能在快速提高，为使轰炸机有效躲避战斗机的拦截，美国陆军开始进行在轰炸机发动机上加装涡轮增压器的试验，以求提高轰炸机的速度及作战高度。

B-17B

1937年11月，波音公司获得了美国陆军10架B-17B型轰炸机的合同，后又追加了29架。B-17B与Y1B-17A一样，均加装了涡轮增压器，同时改进了飞行员视界，特别是装备的新型诺顿瞄准器使投弹精度大幅提高。此外B-17B加大了方向舵，同时还在主翼下增设了额外的炸弹挂架。首架B-17B在1939年6月27日进行了首飞，同年10月开始交付，次年3月全部交付完毕。这批B-17B在加利福尼亚州的汉密尔顿机场组建了第7轰炸机大队。

B-17C

1939年美国军方向波音公司订购了38架B-17C轰炸机。B-17C换装4台1200马力的R-1820-65发动机，使其在7620米高度的时速达到502千米/小时。另外大幅加强了自卫能力，机背炮塔改为低阻外形的透明遮篷，机腹炮塔改为类似浴盆的炮塔舱，所有机枪塔上均装备12.7毫米机枪一挺，机首仍保留7.62毫米机枪。另外加装了额外的装甲以保护乘员，同时使用了自封油箱。第一架B-17C于1940年7月21日试飞，同年8月开始交付部队。

B-17D

1940年美国陆军向波音公司订购了42架B-17D轰炸机。B-17D的机腹及机背炮塔全部改装2挺12.7毫米机枪，改进电力、燃油及氧气系统，加装额外装甲板和炸弹挂架。为了改善发动机的冷却效果，在B-17D发动机整流罩上加装了后缘副翼，这是B-17D与B-17C最大的不同。B-17D在1941年初交付后大多分配给驻夏威夷的第5轰炸机大队和驻菲律宾的第19轰炸机大队，执行拦截/侦察任务。1940年4月，美国陆军航空队扩编为陆军航空兵。

B-17E

欧洲战场的经验暴露了B-17D轰炸机的诸多不足之处，波音公司以增强自卫火力为重点研改进制出了B-17E轰炸机。美国陆军航空兵在1940年夏预订了812架B-17E轰炸机。B-17E采用了全新的机尾，以增设机尾炮塔，垂直尾翼也大幅增大，以改善高空操纵性能。同时把机身两侧的机枪座窗改为正方形，以增加机枪手视野。另外在驾驶舱后机背部位装一座电动双联机枪塔，这些改进使B-17E的自卫火力剧增至10挺12.7毫米机枪，机身也因而从20.7米加长至22.5米，全机高度由4.7米增加到5.82米，最高速度降至510千米/小时。

B-17F

1942年5月30日，新的改型B-17F首飞成功。B-17F轰炸机换装了1380马力的R-1820-97型发动机，螺旋桨也改用新型宽叶螺旋桨（直径达3.5米）。增装了机翼内侧炸弹挂架，使载弹量增加。而驾驶系统与投弹瞄准系统间的自动协调装备的使用，更使B-17F如虎添翼。由于动力系统做了改进，使B-17F的作战高度可以到达11580米，最高飞行速度提升到515千米/小时。B-17F试飞成功后，原本预定生产的B-17E全部改为B-17F标准，因此B-17E实际仅生产了512架。

为了适应实战的需要增加产量，道格拉斯及洛克希德公司也参与了B-17F轰炸机的生产。3405架B-17F中，洛克希德公司生产了500架，道格拉斯公司生产了605架，而波音公司则生产了2300架。

B-17G

1943年7月开始投产B-17G轰炸机是“飞行堡垒”家族中产量最多的型号。B-17G最显著的外形特征就是机头下部增加了“邦迪克斯”动力炮塔，内置2挺12.7毫米机枪，这个炮塔是YB-4D留下的遗迹，波音原本打算将引入邦迪克斯炮塔的型号作为B-17的135批次，但由于改动较大而赋予新的型号B-17G。

B-17G轰炸机后机身的机枪窗口改为封闭舷窗。机枪通过下方的开口进行射击、使炮手免受风吹之苦。B-17F后期型引入的颊部机枪窗口继续沿用在G型上，颊部机枪窗口是为改善前机身两侧机枪前向射界而设置的由于有了颚部炮塔和颊部机枪，取消了机鼻和前机身的7.62毫米球形机枪座，全机的防御武器统一为12.7毫米口径机枪。B-17G轰炸机的防御火力多达13挺12.7毫米机关炮。联合生产B-17G“堡垒”的三家工厂都生产了B-17G，1943年末，B-17G轰炸机进入第8和第15航空军服役。

1944年1月，新出厂的B-17G开始取消涂装，这些飞机裸露着银光闪闪的铝制蒙皮投入作战一方面可以减少工时，另一方面是因为德国空军已经很虚弱，盟军飞机在涂装上的重点是快速、容易地进行空中识别。

后期型的B-17G轰炸机开始使用绰号“夏延”尾炮塔。新的炮塔配备了反射式瞄准器而不是以前的圆圈准星，由于更换了尾炮塔，这些B-17G比早期型短了12.7厘米。B-17G后期型中、腰部机枪窗口也交错排列防止左右炮手互相干扰，另外还去掉了无线电操作员的机枪，这样使腰部机枪的弹药增加到600发。

1945年B-17G轰炸机生产结束时，波音公司生产了4035架，道格拉斯公司生产2396架，洛克希德公司的威加工厂生产2250架。

RB-17G

RB-17G电子侦察机，是美国B-17轰炸机的侦察改型，曾被称为F-9（F为Photo首音，照相侦察机之意）。

F-9系列是B-17轰炸机的照相侦察改型。第二次世界大战中有16架B-17F被改装成F-9侦察机，拆除了轰炸装备，并在机鼻和后机身安装了照相侦察设备用于执行远程侦察任务，保留了一部分防御武器。还有一部分B-17被改装成F-9A，仅在照相设备的配置方面与F-9不同。F-9B共有25架，一部分由F-9A升级而来，一部分改装自B-17F。

另外还使用B-17G改装了10架F-9C，照相设备与F-9、F-9A/B稍有不同，拆除了颚部炮塔并在安装了照相机。1948年美国空军成立后、幸存的几架F-9C按照新的命名规则，重新定名为RB-17G。

20世纪60年代，台湾为了维系“美台关系”与获得美援，派出台湾空军第34中队（“黑蝙蝠中队”）替美国中央情报局执行侦察中国大陆的任务，而使用的机型中就有在B-17G基础上改装的RB-17G电子侦察机。与美军的RB-17G侦察机主要进行空中侦察拍照不同，台湾的RB-17G侦察机只在夜间执行侦察任务，该机无法进行侦察拍照任务，其侦察的重点则是无线电通信、雷达信号等电子信号。台湾空军第34中队的RB-17G为进行长距离的夜间侦察飞行，拆除了机头、机背和机腹的炮塔，以减轻重量、扩大机上空间和增加航程。虽然也被称为RB-17G，但两者差别很大。

其它改型

在“飞行堡垒”的服役生涯中，有许多剩余的B-17被改为遥控靶机而消耗掉。二战中就有一些老旧的B-17（主要是F型）被改装成BQ-7遥控炸弹用以对付具有重型防护的德军目标。

二战后在原子弹试验中曾使用过无人驾驶的遥控B-17接近或穿越蘑菇云。1946年5月，16架封存的B-17重新启用被改装成无人机，加装了无线电、雷达、电视摄像机和其他设备，另有六架B-17被改装成控制机。大部分工作在德克萨斯州凯利（Kelly）机场完成。1946年美国在南太平洋的比基尼岛进行了原子弹试爆，代号“十字路口行动”（Operation Crossroads），B-17遥控机进行了空气采样。美国空军成立后，控制机型号改为DB-17G，无人机的型号改为QB-17G。在1952年进行的核弹试爆中，无人机主要由来自佛罗里达州埃格林（Eglin）空军基地的第3205无人机大队操作。

QB-17L型号被赋予给那些战后改装的各种用途的B-17G无人机。这些飞机通常是作为导弹测试的靶机，有时也安装电视摄象机用于拍摄接近中的导弹。这些飞机通常涂成醒目的橘红色并镶以黑色斜纹以增加可视性。并在垂尾的序列号之前都加上个O以表明这些是废弃的飞机，不属于军队现役航空器。被改装成QB-17和DB-17的飞行堡垒都是崭新的战后封存的飞机。

大部分QB-17L在早期的耐基（Nike Ajax，MIM-3）地空导弹或者休斯猎鹰（Falcon，AIM-4）空空导弹的测试中被摧毁。其他一些QB-17L用于各种无人驾驶的破坏性测试，例如NACA在旧金山湾进行的水上迫降试验。1959年8月6日DB-17/QB-17联合进行了最后一次任务，44-83727号靶机被F-101巫毒（VOODOO）截击机发射的猎鹰导弹击落，最后一架QB-17L在1960年被一枚AIM-99地空导弹摧毁。

英国

1942年中期，有45架B-17E援助英国空军，英国空军序列号从FK184-FK213、FG449-FG460、FG462-FG464。由于这批B-17E交付给英国空军的时间比B-17F稍晚，由于B-17F已经称为堡垒Ⅱ，所以B-17E只能称为堡垒ⅡA了。

英国空军没有将堡垒ⅡA投入一线，而是交给空军海防总队用于执行大西洋的反潜巡逻任务。1942年8月，堡垒ⅡA进入基地位于托尼岛（Thorney Island）的第59中队服役。

一架空军海防总队的堡垒ⅡA（FK185）在机鼻安装了一个实验性的布里斯托（Bristol）B.16机鼻炮塔。这个炮塔内置一门40毫米维克斯“S”机关炮，炮手在炮塔下方突出的舱室中进行遥控操纵，炮塔横向转动角度30度，俯仰角40度。这门威力巨大的机关炮专用于反潜作战。

美国

1942年1月，第8航空军在佐治亚州萨凡纳（Savannah）组建，同年2月第8航空军番号改为第8轰炸机司令部。第8轰炸机司令部主要担负对德国目标的白天轰炸任务。

1944年2月22日，第8轰炸机司令部又重新改回第8航空军的名称。在对德轰炸问题上，美国空军坚持进行白天高空轰炸，B-17的防御火力被认为足够来对付德国空军的战斗机，而英国空军奉行夜间轰炸战略。

1942年7月1日，美国空军的首架飞行堡垒B-17E轰炸机飞抵苏格兰普莱斯威克。

1942年8月17日，第97轰炸机大队的18架B-17E进行了对欧洲大陆的第一次空袭，目标是法国卢昂-索特威尔的铁路调度场。其中12架实施了轰炸，其余6架在法国海岸上空佯动。轰炸机编队由英国空军的喷火战斗机护航，没有遇到德国空军拦截。

1942年8月19日，24架飞行堡垒参与了对法国境内的德军阿布维尔机场的轰炸，是一次为了支援加拿大军队在迪耶普登陆的行动，所有飞机安全返回基地，但是在迪耶普的盟军全军覆没。接下来的十次轰炸行动都很顺利，损失两架飞机。

由于欧洲天气恶化，而且北非战事吃紧。第8轰炸机司令部作战计划有所改变，大多数的B-17都准备用来阻止德国隆美尔的攻势，其中最富经验的两个轰炸机大队：第97和第301大队作为新组建的第12航空军的核心投入到“火炬行动”中去。

1942年9月20日，杜立特将军赴英国上任第12航空军司令，10月初，第8轰炸机司令部的第97、99、301和第2轰炸机大队都被转移给第12航空军，对欧洲大陆的轰炸被放到次要地位。

1943～1945年间，美国在德国上空进行的规模庞大的白天精密轰炸作战中，B-17轰炸机由于其突出表现而受重视。

20世纪60年代，台湾国民党空军黑蝙蝠第34中队侦察中国大陆军情，使用的机型中就有在B-17基础上改装出的RB-17G侦察机。

1956年6月22日中国人民解放军空军第12师一架米格-17D战斗机在江西省广丰县岭底乡上空首次击落RB-17G侦察机一架，国民党空军飞行员叶拯民等人全部丧命。

此后，国民党空军对RB-17G进行升级，致使解放军空军一度防空拦截作战失利；1958年4月21日，解放军空军12师飞行员驾驶使用升级版机载雷达的米格-17PF在江西吉安击伤RB-17G侦察机1架。

1959年5月29日夜20时48分一架国民党空军RB-17G，在广东省雷州半岛东60千米海面上空被解放军空军地面防空雷达发现，23时6分该机在广东梧州东南20千米处自西向东进入空18师西部防区，解放军空军第18师米格-17PF战斗机升空拦截。23时26分30秒，战斗机在地面指挥中心引导下进入攻击航线并开启机载雷达，经过两轮攻击将RB-17G击落，机上徐银桂等14名国民党空军空勤人员全部丧生。随后，国民党空军改用P-2V侦察机取代RB-17G继续执行对中国大陆的情报侦察任务。

2011年6月13日，一架B-17老式轰炸机在美国芝加哥西部的奥罗拉机场起飞后不久因引擎起火而坠毁，机上7人全部成功逃生，无人受伤。该机当天早晨起飞后不到20分钟便开始下落，最终坠落在一片玉米地里。该地消防局说，飞行员曾报告发动机着火，并试图在一片玉米地紧急迫降。

失事受损的B-17轰炸机后经过修复，主要用于展览，供公众参观和体验。

2019年10月2日，一架载有13人的B-17轰炸机在美国康涅狄格州的布拉德利国际机场坠毁，已致7人死亡。机上13人中包括2名飞行员，1名乘务员和10名乘客。康涅狄格州警察局长詹姆斯说，该飞机于10月2日上午9月45分起飞，5分钟后向地面报告有困难，并在9点54分坠毁，坠毁时该机正在返回机场的空中。布拉德利国际机场原计划举办一场二战时期工艺品展览，随后机场证实，坠毁的B-17轰炸机属于马萨诸塞州的一家非盈利组织所有，坠毁原因仍在调查中。

B-17轰炸机是世界上第一架全金属机身的4发轰炸机。该机与当时其它飞机比较，体积大、速度快、航程远。该机作为第二次世界大战初期美军的主要战略轰炸机，其飞行速度和高空性能不仅给美国陆军航空部队留下深刻印象，更是吸引了整个美国军界的注意力。（《航空知识》评）

B-17轰炸机具有优良的高空性能与出色的抗打击能力，往往在遭受到巨大的战斗创伤后仍能继续飞行，在后期的型号中，更是装备了强大的防御武器，所有这些使它赢得了机组的信赖与喜爱，他们相信B-17能在德军战斗机和高射炮的火网中生存下来，带领他们安全返回基地。（《航空世界》评）

B-17轰炸机拥有坚实的机体结构，相较于当时盟军的其他机种而言，B-17确实是一个极为有效的轰炸武器。他不但能飞得更高，更在二次世界大战中投下了比任何美军机种都多的炸弹。总计在整个战争之中，B-17机群一共在欧洲大陆战场投下了64万吨的弹药，超过所有美军轰炸机投掷量的40%。（“中国航空旅游网”评）