Бортовое оборудование и вооружение стратегических бомбардировщиков В-52 совершенствовалось на протяжении всего срока их службы.
В 1971-1977 гг. на всех самолетах B-52G/H была установлена опто-электронная обзорная система AN/ASQ-151, значительно повысившая боевые возможности самолета в ночных условиях, а также при использовании противником ядерного оружия (телевизионная аппаратура в сочетании со специальными шторками препятствовала ослеплению летчиков при ядерном взрыве).
С 1985 г. началось оснащение части самолетов B-52G приемниками спутниковой навигационной системы NAVSTAR. В 1981-1990 гг. на всех самолетах B-52G/H в рамках программы OAS осуществлена работа по модернизации наступательных радиоэлектронных систем.
В начале 1970-х годов вместо ракет "Хаунд Дог" в роли средства огневого подавления ЗРК были приняты ракеты SRAM, а в начале 1980-х годов на вооружении появились крылатые ракеты ALCM, значительно улучшившие возможность нанесения ударов без захода в зону ПВО противника. Однако такой способ атаки стал стандартным лишь в 1990-х годах после того как стратегические бомбардировщики Рокуэлл В-1В достигли состояния боеготовности; в 80-е годы типовое задание предусматривало использование КР для подавления ПВО противника с последующим прорывом для нанесения ядерного удара с применением свободнопадающих бомб или ракет SRAM.
В 1984-1990 гг. 195 бомбардировщиков (99 B-52G и 96 В-52Н) были модернизированы для установки 12 (по шесть на каждом подкрыльном пилоне) крылатых ракет Боинг AGM-86B с ядерной БЧ. В 1988-1993 гг. 96 самолетов В-52Н получили еще восемь КР AGM-86B на унифицированной многопозиционной внутрифюзеляжной пусковой установке (таким образом, один самолет В-52Н получил способность нести до 20 КР). В конце 1980-х вооружение было дополнено КР AGM-86С, оснащенными неядерными БЧ. Бомбардировщик В-52Н получил на вооружение также малозаметные стратегические КР AGM-129 (на многопозиционной ПУ в фюзеляже - четыре ракеты и еще 12 КР на внешних узлах подвески).
В конце 1980-х годов 69 самолетов B-52G, не прошедшие модернизацию под стратегические крылатые ракеты, были перенацелены на доставку неядерного оружия. В 1988 г. семь самолетов B-52G оснастили противокорабельными УР AGM-84 "Гарпун" (до 12 на внешней подвеске), минами или (для поражения наземных целей) высокоточными УР израильской разработки AGM-142 "Рэптор" (израильское наименование - "Поп Ай").
Парк одновременно находившихся на вооружении самолетов В-52 достиг максимума в начале 1960-х гг. и насчитывал значительно более 600 бомбардировщиков. В 1965-1984 гг. варианты с В-52В по B-52F были сняты с вооружения. К началу 1992 г. на вооружении ВВС США оставалось 254 самолета В-52 (159 B-52G и 95 В-52Н), из них 33 B-52G были на постоянной основе перенацелены на выполнение неядерных задач с применением обычных бомб и противокорабельных ракет "Гарпун".
Пушка "Вулкан" на В-52Н
Последняя серийная версия бомбардировщика - В-52Н. Главные внешние отличия - двухконтурные двигатели TF-33 и хвостовая оборонительная установка с шестиствольной 20-мм пушкой "Вулкан"