B-52不同型號飛機的尾部裝有不同的機槍，G型機裝備有AN/ASG-15防禦火控係統，控製4挺0.50毫米口徑的機槍。H型機使用AN/ASG-21防禦火近代係統，控製M61A1型20毫米機炮。
B-52載彈量非常大，可攜帶31500千克各型核彈和常規彈藥。核彈有空射巡航導彈、斯拉姆導彈、高級巡航導彈、航空核彈。多種常規彈藥以及聯合直接攻擊彈藥、風力修正彈藥布撒器等精確製導彈藥、AGM-84魚叉、AGM-86C空射巡航導彈、AGM-142突眼、聯合空地防區外武器等。
為了在美國戰略要求和軍費收縮中取得平衡，美國對B-52H戰略轟炸機進行了多次改進。近年為使其能在21世紀之初繼續保持戰鬥力，或使其能夠多服役40年左右，美空軍計劃進一步對該飛機進行改進。
B-52的主要作戰任務一般包括常規戰略轟炸、常規戰役戰術轟炸和支援海上作戰。轟炸攻擊範圍大，空中加油後可飛抵地球任何一點轟炸。作戰使用靈活，可掛載各種常規炸彈和精確彈藥飛臨目標上空實施轟炸，又可在離目標1000千米以外處發射空射巡航導彈對目標打擊。
飛機自身沒有隱形能力，在攻擊設防目標時需要大量飛機護航或支援。
B-52的作戰方式在幾十年內經曆了巨大的轉變。從最初的高空高亞音速突防核轟炸，到越戰時的中高空地毯式常規轟炸，再到20世紀80年代的低空突防常規轟炸，以及20世紀80年代開始的戰略巡航導彈平台概念，體現了軍事航空技術的發展和變革。自20世紀90年代起，美國為B-52增加了使用JDAM等先進廉價製導武器的能力，使得B-52的作戰能力倍增。到了阿富汗反恐怖戰爭期間，為對付大量的低價值麵目標，B-52重執地毯式轟炸方式，但輔助以地麵特種部隊的精確定位和實時通報，有效地打擊了原本難以壓製的塔利班地麵部隊。
B-52在戰爭中的表現
B-52第一次使用是在越南戰爭中，它是當時進行大麵積轟炸的主要工具，曾對越南南北方目標以及老撾、柬埔寨等地區目標進行過126615架次轟炸(1965年8月至1973年1月15日)，投彈量為250萬噸。整個越南戰爭中，B-52出動量占各種作戰飛機總量的1/10弱，但卻投下近1/2的炸彈重量(三百多萬噸)。在作戰全期，有17架B-52被北方地空導彈或戰鬥機擊落，另有12架非戰鬥損失。
在海灣戰爭中，B-52同樣大顯神威。據統計，在整個海灣戰爭中，B-52共飛行了1624個任務，投施72000枚彈藥，總25700噸，占美國投空彈藥總量的29%，空軍投放彈藥總量的38%。B-52所投炸彈震天動地的巨大爆炸聲，使伊拉克軍隊暈頭轉向，大大削弱了伊軍的士氣和戰鬥力。
在科索沃戰爭中，美軍大量使用B-52H投擲大麵積殺傷武器，攻擊南斯拉夫大型目標，使許多機場、工業區等遭到巨大破壞。
2001年10月7日美國開始了對塔利班基地組織的軍事行動，以B-52為首的戰略轟炸機起到了極大作用。
美國從陸地空軍基地出動的戰術戰鬥機，包括F-14、F-15和F-16的投彈量僅占總投彈量的5%；從航母上出動的使用率更高戰術飛機(占整個出動架次的75%)，其投彈量也隻占總投彈量的25%。相反，載彈量巨大的B-1、B-2、B-52的轟炸機，盡管其出動架次隻占空襲行動的10%，其投彈量卻占到了總投彈量的70%。美國憑借著強大的戰略轟炸機，不僅可從數百千米外的空軍基地或航空母艦出動飛機來實施打擊任務，更可從本土以遠程轟炸機發起攻擊，且一次攻擊取得的效果更大。
2003年3月起，B-52又參與了對伊拉克的猛烈空襲，攻擊的目標是總統官邸、通信指揮機構和地空導彈發射場，同時對伊拉克周圍的共和國衛隊陣地，進行了“地毯式轟炸”。這種強大的轟炸力能夠形成巨大的戰略威懾，是美國在對外軍事行動中的利器。而且美國軍方不斷地提升B-52的命中精度，不斷地在B-52上掛載新型炸彈，使得轟炸的破壞力更加巨大。
美國B-1B“槍騎兵”戰略轟炸機B-1“槍騎兵”超音速戰略轟炸機是美國洛克維爾國際公司1974年研製的變後掠翼超音速戰略轟炸機，主要用於執行戰略突防轟炸、常規轟炸、海上巡邏等任務，也可作為巡航導彈空中發射平台使用。