B-52E改进了投弹、导航和电子设备。加装AN/ASB-4型轰炸雷达和导航系统。共生产100架。
B-52F改装推力更大的J57-P-43W发动机。1958年6月装备部队，共生产88架。B-52G是以F型为基础的重大改进型号。该型号减轻了机身重量，增大航程，可携带空地导弹。飞机总重217700千克。1959年2月装备部队，共生产193架。结构减重4500千克，机翼和垂尾基本上是新设计的。垂尾高度降低了2.31米，弦长略有增加，这是辨认G和H型较好的特征。机翼采用长达24.4米的整体壁板，因此加大了翼内油箱容积。外挂副油箱容积减小，且固定在机翼下，因为B-52并不需要抛弃副油箱。机身结构简化，后部射击员座位改为安排在前部乘员舱内，因此取消了后部增压座舱以及相关氧气、通信设备。尾炮因此改为遥控控制。机翼下内侧发动机短舱与机身间加装挂架，可载两枚AGM-28B“猎犬”空地导弹，或ADM-20B“鹌鹑”诱惑导弹。1971年G型进行了第一次改进，能携带20枚斯拉姆。加装了用于低空突防的光电探测系统。光电探测系统装在机头两侧下部的可旋转炮塔内，右侧是AAQ-6前视红外扫描器，左侧装AVQ-22微光电视。1978年，有98架B-52G进行了第二次改进，使其每侧内翼挂架可各带6枚AGM-82B空中发射巡航导弹，同时保留在内部弹舱携带斯拉姆导弹及其他武器的能力。全面更新了进攻电子系统，把50年代的模拟式设备更新为全数字式的。电子组件有完善的抗辐射保护。这种B-52G有翼根整流罩，是和别的B-52G的主要区别。1989年底完成改进。另外40架没有进行上述改进的B-52G加装了综合常规外挂管理系统，借助可插入式预编程磁带，可将各种武器的参数输入武器计算机内，从而可使用更多种类的武器。这40架B-52G中，有30架进而加装了AGM-84“鱼叉”反舰导弹，一次可外挂8枚。到1991年总共还有138架B-52G在服役，从1992年开始逐步退役。B-52H是G型的改进型，是B-52目前最新、最后一个型号。1960年7月试飞，1961年3月装备部队。共生产102架。改装了推力7720千克)的TF33-P-3涡扇发动机，因此航程增加10～15%。尾部炮塔的4挺机枪改为一门ASG-21型火控系统控制的M61A1型 6管机炮。改用新型的电子对抗系统。在最近几年，该炮已经被新的电子自卫对抗装置取代。内、外发动机短舱间的挂架上，可带金属箔条和红外诱饵发射器。1971年H型第一次改进，内容与B-52G同期改装一样。1978年95架B-52H又和98架B-52G一起进行了相同的改进。改进后的B-52H没有翼根整流罩。1982年这95架B-52H在弹舱内改装了携带通用战略武器的旋转式发射架，每个发射架能携带8枚AGM-86B导弹，此外还能携带斯拉姆导弹、先进巡航导弹及核炸弹。1989年首架改装完毕的B-52H服役。1993年6月，47架B-52H开始新的改进，包括改进以MIL-STD-1760数据总线为核心的先进武器控制系统，加装GPS全球定位系统。改进后的H型可携16枚“鱼叉”反舰导弹、或6枚AGM-142A空地导弹，或12个联合直接攻击武器，使其常规作战能力大大提高。
主要改型
XB—52与YB—52原型机各一架。
B—52A、NB—52A、B—52B、RB—52B、B—52C、B—52D、B—52E、B—52F、B—52G、B—52H。
1965年后，又对飞机结构进行加强，用来延长使用寿命并解新局面低空飞行时强度不足的问题。1970年后，有200架D、E、F型统统改装成G、H型。80年代，又对G、H型进行现代化改造，导航与攻击精度提高，生存力得到加强，寿命延长至12000飞行小时，可挂巡航导弹、反舰导弹和短距攻击导弹。
