B—52机长49.05米，翼展56.39米，机高12.40米，机翼面积371.5平方米，飞机全重221350公斤，最大载油量179430升（带副油箱2个），即约135吨，飞机的总起飞重量221．35吨，可载弹27吨，是迄今为止美国最重的轰炸机。动力部分为八台普惠公司TF33-P-3/103涡轮风扇发动机组成，分4组分别吊装于两侧机翼之下，台推力7720公斤力。
单采用圆角矩形截面的细长体机身、大展弦比的后掠机翼和单垂尾的总体布局。各型别之间的外形差别不大。它的最大飞行速度1010公里／小时（高度12200米），实用升限16800米，最大燃油航程16100公里（不进行空中加油），续航时间22小时。
B-52的发展计划要追溯到本世纪40年代末到50年代初。当时，美军对之的战术技术要求是：具有洲际航程，可以高空、高速执行战略核轰炸任务。洲际航程要求至少有10000公里以上的续航能力；所谓高空，是要求能在12000米以上作战；所谓高速，即1000公里／小时左右的高亚音速，因为当时其对手苏联飞行速度最快的飞机是米格—17战斗机的最大飞行速度也就是这样一个量级。
在这样的技术背景下，B—52都是完全满足设计和使用要求、可执行核轰炸任务的优秀轰炸机。具有令人望尘莫及的远程续航能力和令人生畏的大载弹能力，由于B-52升限最高可处于地球同温层，所以绰号“同温层堡垒”也随之而来，这曾经是美国的骄傲。
随着科学技术的迅速发展，新型防空系统及航空装备的不断涌现，B—52轰炸逐渐落后。由于机体庞大，目标大，其雷达反射截面积近100平方米。使敌方的先进地面防空雷达和空中预警机在400至500公里之外就能发现他们。10000米左右的飞行高度、700至800公里／小时的慢悠悠的突防速度，以及只能水平投弹，不善于机动的性能，使它们成了现代防空武器很容易获取的猎物。
如果轰炸机只能装备中、近距空对空导弹和高射速机炮，那么在它们尚未接近攻击目标之前，就会被对方毫不留情的击落；设在目标区周围和目标区内的可打高、中、低各种空域目标的地对空导弹将使它们难逃厄运；甚至于与防空雷达联动的那些射程可达10000米、密集部防的高射炮也会对它们造成致命的打击。
这是在进入六七十年代以后，由于超音速截击战斗机、空对空和地对空导弹、空中预警机、地面预警雷达的迅速发展和进步，给B—52这样的大型轰炸机所带来的威胁。同时，使它们在战略空军中的主力地位，逐渐让位于雷达反射截面积小、能携带各种武器、可高速低空和超低空或高空高速突防的变后掠翼轰炸机B—1B、以及飞翼式的隐身轰炸机B—2。
高新技术的发展使B—52迅速落伍，但并没有使它退出历史舞台。轰炸机虽老，但仍保持着航程远、载重量大和价格便宜等优势。而新一代轰炸机由于成本技术等等问题，总不能完全替代B-52轰炸机。
美国利用了这些特长，加上改装新的武器装备，使B-52达到了一个更新的作战层次。