在第二次世界大戰中，美國開創了一種全新的作戰方式——戰略轟炸。通過集結數百甚至上千架轟炸機，對敵國的工業中心、大城市、兵工廠、交通樞紐等戰略目標實施大規模轟炸，徹底摧毀敵國的戰爭能力。美國在二戰期間，對日本和德國都展開過大規模戰略轟炸，而對德國的戰略轟炸主要使用的，就是號稱“空中堡壘”的B-17重型轟炸機。

說到“空中堡壘”，其實美國有3種轟炸機都得到過“空中堡壘”的稱呼，其中B-17的綽號是“空中堡壘”，B-29的綽號是“超級空中堡壘”，B-52的綽號則是“同溫層堡壘”。不過在一般媒體上，這三種“堡壘”經常被弄混，不過這是題外話。作為“堡壘”系列的開山作品B-17重型轟炸機在當時確實堪稱是一種強大的重型轟炸機，而它的問世和列裝，也最終改變了美國軍方對於空中戰役的思想。

實際上大規模戰略轟炸在1921年，義大利軍官杜黑的《制空權》一書中已經有記載。杜黑在其著作中論述稱，大規模使用重型轟炸機，對敵人後方的城市、交通樞紐等重要戰略目標實施大規模轟炸，以摧毀敵國的工業基礎和交通基礎為目標，直接摧毀敵人的戰爭能力，並最終贏得戰爭。B-17型轟炸機是能夠實現杜黑“戰略轟炸”設想的第一種大型轟炸機，不過遺憾的是杜黑並未看到二戰的戰略轟炸，他於1930年2月15日去世。而實現杜黑戰略思想的B-17型轟炸機在杜黑去世4年後才開始立項研製。

1934年時，美國陸軍航空隊（1947年9月8日美國陸軍航空隊才從陸軍中分離出來，成立為單獨的美國空軍，所以在二戰時期，美國是沒有單獨空軍的，所有飛機分屬於陸軍航空隊和海軍航空隊——筆者注）提出招標計劃，準備研製一款可以攜帶2噸炸彈，最快飛行速度可達322千米/小時，並且攜帶2噸炸彈可以飛行8000千米的遠端重型轟炸機。不過經過多方論證，該技術指標過高，以當時的技術水平難以實現，所以最終招標確定為：攜帶2000磅炸彈（1磅=0.454千克，2000磅約等於908千克），最大飛行速度322千米/小時，最大航程3218千米。最後波音公司研製代號“波音-299”的飛機方案獲得通過，該機在攜帶2.1噸炸彈時，依然能夠飛行2980千米，因此得到了美國陸軍航空隊的青睞。

B-17轟炸機採用了常規氣動佈局，中單翼、後三點式起落架設計，該機機翼寬大平直，裝備有4臺普惠公司的R-1690-E“大黃蜂”螺旋槳發動機，單臺最大功率750馬力。不過生產型B-17轟炸機換裝了4臺萊特公司的GR1820-39“颶風”螺旋槳發動機，單臺最大功率提升至930馬力。B-17型轟炸機長度22.7米，翼展31.6米，飛機高度為5.8米，接近2層樓房的高度，在試飛時，當時在現場採訪的美國媒體記者稱呼“真是一個飛行中的堡壘（Flying Fortress）”，所以B-17由此得名“空中堡壘”。

B-17轟炸機正常狀態可攜帶8枚600磅炸彈（約合272千克/枚），8枚合計2176千克，所有炸彈以呈兩列掛在轟炸機彈倉的掛架上。同時為了有效保護飛機自身的安全，B-17轟炸機自身裝備有13挺12.7毫米勃朗寧M2型航空機槍，飛機的透明機鼻、機尾、背部和腹部都有機槍手，甚至在飛機機身兩側還開有專門的射擊口，裝備有航空機槍。該機是世界上第一款完全沒有射擊死角的轟炸機，因此，在執行戰略轟炸任務時，美軍甚至以數百架B-17排列成密集編隊，所有飛機之間相互掩護，構成一個嚴密的空中堡壘，讓前來攔截的德國戰鬥機幾乎如同面對一個刺蝟，根本無法下口。同時，密集編隊的另外一個好處是：保持了投彈的密集度，在二戰的技術條件下，密集投彈可以大幅增加轟炸的精準度。

1942年1月，美國陸軍第8航空軍在佐治亞州的薩凡納成立，同年2月第8航空軍更名為第8轟炸機司令部，開始協同英國空軍執行對德國的戰略轟炸任務。在當時，美國依仗著B-17自身火力凶悍，堅持整個B-17叢集在白天排著密集的隊形，進行高空精確轟炸，而英軍的蘭開斯特和威靈頓式轟炸機則在夜間執行對德國本土的空襲行動。除了空襲德國本土以外，美軍的B-17轟炸機還曾經大規模調入北非戰場，支援英國在北非的戰鬥。在北非戰役和“火炬計劃”期間，對德國本土的轟炸曾經一度減少，第8轟炸司令部的B-17大部分被用於支援盟軍在北非的戰鬥，而德國非洲軍團指揮官隆美爾在阿拉曼的失利，很大程度上也要歸功於這些B-17轟炸機——它們摧毀了大批經過海路運抵非洲的物資補給，讓隆美爾的非洲軍團彈盡糧絕，最終走向覆滅。

在美國正式加入戰爭對法西斯宣戰後，曾經向英國提供了一批，45架B-17E型轟炸機作為支援。但是英國並沒有將這些轟炸機用於轟炸作戰，而是利用其巨大的航程，將其改裝成為遠端海上偵察機，用於在大西洋水域巡邏，以對抗德國U型潛艇。不僅如此，美軍也利用B-17機體寬大，載荷充裕的特點，將其改裝成為多種特種飛機，很多改進型B-17特種飛機一直服役到1960年代。

B-17型轟炸機在歐洲最為出彩的一次作戰，是1945年2月～4月的德累斯頓大轟炸。在德累斯頓大轟炸中，美軍分三批分別出動311架、406架和580架B-17轟炸機猛烈轟炸德國東部工業重鎮德累斯頓，同時美軍還得到了英國皇家空軍兩個波次（分別為769架、529架）蘭開斯特重型轟炸機的支援。整個空襲作戰幾乎把德累斯頓全城夷為平地。事後由於傷亡太多，難以統計，至今只能粗略統計死於德累斯頓大轟炸的平民在3.5萬～13.5萬之間。整個德累斯頓大轟炸的人員傷亡甚至已經超過了原子彈空襲廣島所造成的平民傷亡，現代戰略轟炸的巨大破壞力由此可見一斑。

B-17轟炸機在整個二戰期間相對比較平穩，並沒有特別出彩的行動，但是也正是這種“老黃牛”的精神，讓B-17成為整個二戰中美軍投彈量最大的轟炸機，先後有約64萬噸炸彈，經由B-17運載並投擲在納粹的頭頂，為打擊法西斯主義作出了重要的貢獻。B-17轟炸機總產量高達12731架，是二戰時期產量第二的轟炸機，到那時卻是二戰中美軍投彈量最大的轟炸機，後續的B-24和B-29等重型轟炸機的投彈量都不及B-17，該機堪稱是轟炸機界的“老黃牛”。

即使在今天，依然有少數保養良好的B-17型飛機可以自由飛行，在美國的各種紀念活動中，時常可以看到B-17在天空中翱翔，向人們訴說著戰爭的精彩和殘酷。