XB-52
Primo prototipo. (1952)
YB-52
Secondo prototipo. (1952)
B-52A
Serie di soli tre esemplari, considerati come velivoli di pre-serie. (1954)
B-52B
Prima serie produttiva, 50 esemplari. (1954)
B-52C
Serie intermedia, 35 esemplari. Introduceva serbatoi ausiliari subalari e compatibilità con bombe convenzionali. Questi velivoli sono stati poi portati a uno standard simile al D. (1956)
B-52D
Prima serie di grande produzione, con 170 esemplari costruiti. Sistema avionico aggiornato. (1956)
B-52E
Versione già predisposta per la penetrazione a bassa quota e il bombardamento convenzionale. Ne furono prodotti 42 esemplari. (1957)
B-52F
Serie di 89 esemplari, con motori potenziati. (1958)
B-52G
Seconda serie di grande produzione, 193 esemplari consegnati. Parziale riprogettazione strutturale, timone verticale di minori dimensioni, maggiore riserva di carburante, postazione difensiva comandata a distanza con radar di tiro AGS-15 controllato dal mitragliere, ospitato insieme agli altri membri di equipaggio. (1958)
B-52H
Ultima serie produttiva, di 102 esemplari. Nuovi motori TF33. (1961).
RB-52B
Variante da ricognizione strategica, compatibile con una capsula da ricognizione installabile nella stiva bombe. Alcune decine di esemplari del lotto produttivo della serie B-52B sono stati realizzati con questo standard, ma di fatto sono stati impiegati come normali bombardieri.
NB-52
Denominazione dei B-52 utilizzati dalla NASA in vari programmi sperimentali.