1937年8月，B-17轰炸机的初始型号YB-17交付美军陆航，开始正式服役。该机型由美国波音航空航天公司研制生产，全机为金属结构和流线型外形，采用常规气动布局，下单翼，单垂尾，后三点可收放式起落架。

B-17轰炸机乘员包括正副技师、导航员、轰炸员、飞行工程师、无线电操作员、导航员。机枪手等10人；机长22.7米，翼展31.6米，机高5.8米，整机空重24900公斤，起飞重量32720公斤；该机为当时首款装4台莱特GR-1820-97活塞式涡轮增压发动机的轰炸机，最高速度每小时438公里，升限10700米，最大航程2980公里；载弹量5800公斤，自卫武器为13挺12.7毫米机枪。B-17轰炸机与其它轰炸机相比，具有体积大、速度快、航程远等特点，因此成为二战初期陆航的主力轰炸机。

当时世界航空技术发展迅速，战斗机的性能快速提高，为了能在战斗中增强生存能力，B-17轰炸机也在不断的改进，衍生出B/C/D/E/F/G等众多型号，其中B-17G型产量最高。该型号于1943年7月开始投产，主要改进之处是用于自卫的机枪，首先将机头下部增加“邦迪克斯”动力炮塔，使机枪旋转速度加快。然后把后机身的机枪窗口改为封闭式窗户，机枪改为从下方的开口进行射击，这样可使射击手免受风吹之苦。

为了加快生产进度，以满足战争的巨大消耗，美国共有三家工厂生产B-17G型轰炸机，1943年底，B-17G首次进入陆航第8和第15航空军服役。1944年1月，因为要进一步提高武器的产量，新出厂的B-17G轰炸机开始取消涂装，这些飞机裸露着银光闪闪的铝制蒙皮就投入了作战。当时轴心国空军已经很虚弱，美军已经掌握了制空权，即使飞机闪着光极易被发现也不必担心被攻击。

在二战后期生产的B-17G轰炸机开始更换代号为“夏延”的尾炮塔，新型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型比早期型机身短了127毫米。为了防止机体腰部机枪相互干扰，因此将此处的机枪改为交错排列，另外还去掉了无线电操作员控制的机枪，这样使机体腰部可以腾出一块空间。但是这块地方也没有浪费，为其它机枪的弹药增加了600发的存放。

1945年B-17G轰炸机结束生产时，波音公司生产了4035架，麦克唐纳公司生产了2396架，洛克希德公司生产了2250架，总产量为8681架。