B－17“空中堡垒”轰炸机的设计是在1934年美国航空队的飞机竞赛上产生的。原型机使用4个布莱特惠特尼公司的黄蜂发动机，每个发动机功率为750马力，1935年7月28日原型机首次飞行。13架YIB－17和一架YIB－17A被订购用来评估，试验期以后代号分别是B－17和B－17A，首批39架B－17B投入生产，机首得到改进，方向舵变大，还作了其他的一些修改，1940年3月底以前全部交付。同时另一张定单是订购38架B－17C，具有4个1200马力旋风发动机，再加上一些一般技术变动。1941年，这张订单中的20架提供给英国皇家空军，称为“空中堡垒1号”，但是在轰炸行动中遭受多次损失后，余下的飞机转移到了海岸部队或者是中东。到太平洋战争开始的时候，B－17D飞机(包括1940年订购的42B－17D在内)已经开始作战。D型大体与C型相同，使用中的C型后来也都按照D型标准改进。
　　 B－17E型开始使用的新型尾部设计，成为以后各型号的主要辨认特征。B－17E的火力也增强了，并第一次加入了尾部机枪的位置。1942年英国皇家空军扩充了42架B－17E，代号“空中堡垒ⅡA号”。一架B－17E改装成为装载38名乘客的XC－108型运输机，由太平洋战场总指挥道格拉斯·麦克阿瑟将军使用，另一架改装为XC－108A货运机。还有一架XB－38安装了阿里森发动机作试验机。1942年4月继续改进的B－17F型投入生产。61架这种变化型改装成F－9型执行侦察任务，另外有19架由英国皇家空军海岸部队使用，称为“空中堡垒2号”。
　　 最后生产的“空中堡垒”是B－17G，特征是机首下部炮塔，安装了两挺0.50英寸机枪。英国皇家空军使用了85架B－17G，称为“空中堡垒3号”。10架B－17G改装为侦察用的F－9C型，美国海军和海岸卫队使用了24架PB－1W型和16架PB－1G型，用作海上侦察和航空测量。大约130架改装为B－17H或TB－17H，执行海空救援任务，机身下带有救生艇和其他救援设备。B－17F型以后的空中堡垒式轰炸机由波音公司，道格拉斯公司和洛克希德维加公司共同生产。