Первая серийная модель В-52А. От опытных машин она отличалась новыми двигателями с системой  форсирования впрыском воды, новой кабиной, фонарь которой не выступал за контуры фюзеляжа (пилоты теперь сидели рядом, а не тандемом). Самолет получил также систему дозаправки в воздухе. Всего построено три В-52А, которые в основном использовались для испытаний на "Боинге".

Постройка первого опытного самолета ХВ-52, осуществлявшаяся в условиях строгой секретности, была завершена 29 ноября 1951 г., но из-за необходимости внесения в его конструкцию изменений, первым 15 апреля 1952 г. приступил к летным испытаниям второй опытный самолет YB-52. Летные испытания самолета ХВ-52 начались 2 октября 1952 г. В ходе разработки самолета объем испытаний в АДТ составил около 6500 ч. ВВС США решили подстраховать себя на случай затруднений по программе В-52 и в марте 1951 г. привлекли фирму Конвэр к работам по стратегическому бомбардировщику YB-60, который по общей схеме (стреловидное крыло с восемью ТРД на подкрыльевых пилонах) был близок к В-52, но сохранял конструкцию фюзеляжа самолета В-36 и имел более толстое крыло. Летные испытания опытного YB-60 начались в апреле 1952 г., но успешный ход программы В-52 позволил отказаться от YB-60, и решение о серийном производстве В-52 было принято еще до первого полета его опытного образца.

Первый из трех предсерийных самолетов В-52А, предназначенных для эксплуатационных испытаний, совершил первый полет 5 августа 1954  г.,  поступление самолетов на вооружение началось передачей 29 июня 1955 г. первого самолета В-52В в учебно-тренировочное подразделение стратегического авиационного командования ВВС США, а в июне 1956 г. - первого самолета В-52С в боевое подразделение.

В-52В - первая действительно массовая модель самолета. Отличалась более мощными двигателями, возможностью подвески дополнительный подкрыльевых топливных баков на 3800 л топлива. Существовал также разведывательный вариант RB-52B с контейнером разведоборудования в бомбоотсеке. Внешне разведчики отличались кормовой турелью, в которой стояли две 20-мм пушки, а не четыре 12,7-мм пулемета, как на В-52 А/В

Контейнер фотооборудования в отсеке разведчика RB-52B