（美國在二戰期間就開始發展真正的戰略轟炸機，B36被認爲是美國第一代戰略轟炸機，圖爲B36和B29）
經曆了早期的發展之後，在第二次世界大戰期間，轟炸機發展進入鼎盛時期，一系列新技術、新理念轟炸機得以誕生，也是在此時，真正意義的戰略轟炸機技術走向成熟，現代戰略轟炸機誕生。
B36戰略轟炸機
在二戰開始後，借助世界第一的經濟實力和工業、科技實力，美國軍事工業迅速崛起，並先後發展出當時世界最高水平的轟炸機B17，B24和B29。只是，即便是二戰期間最成熟可靠的B29轟炸機，也剛剛接近戰略轟炸機門檻，距離真正的戰略轟炸機還有一段距離。與此同時，二戰初期德國西進占領法國，並開始進攻英國的做法也讓美國非常擔憂。美國人在當時非常擔心一旦英國落入德國之手，美國在西歐也將會失去前沿作戰基地，對于當時的美國來說，如何在英國陷落之後抵禦德國對美國本土的可能進攻還是非常緊要的。
受此影響，美國就認爲需要一種"載彈量大、能高空飛行的洲際轟炸機以應對即將到來的戰爭。1941 年 10 月，美國陸軍航空兵經過對康維爾、波音和諾思羅普等幾家飛機公司提出的設想進行篩選，最後決定由康維爾公司進行洲際轟炸機研制，新飛機編號 B-36"。
（在B36發展過程中，噴氣式發動機技術已經走向成熟，美國開始在B36的基礎上探索噴氣式戰略轟炸機，圖爲加裝了噴氣式動力的B36）
B36轟炸機是人類有史以來制造列裝的尺寸最大的作戰飛機之一，該機全長 49.4 米，翼展 70.1 米，高 14.25 米，最大起飛重量達到186噸，最大載彈量大于38噸。相比之下，美國二戰時期主力轟炸機B29最大起飛重量才只有60噸。而由此就可以看出美國當時的雄心，以及B36戰略轟炸機的研發難度之大。
在日本偷襲珍珠港美國正式加入第二次世界大戰之後，美國憑借先進的轟炸機技術，使得B36成爲日軍的噩夢。美國的戰爭資源開始向戰鬥機、早期型的轟炸機等裝備傾斜，再加上B36轟炸機極高的研發難度，B36的研發可謂是困難重重。畢竟當時的航空技術水平，生産B29那樣的60噸級轟炸機都有很大困難。而且，受B36極高的研發制造難度影響，該機的采購成本也非常高，一架B36戰略轟炸機的采購成本在當時就已經達到400萬美元，相當于20架P86戰機的采購成本。
但是，對于研發B36戰略轟炸機，雖然困難重重，美軍仍然非常堅持。爲了優先保證B36服役，美軍當時甚至不惜削減海軍經費，美軍高層爲此也鬧的不可開交。美軍認爲，"只有裝備了真正具有洲際續航能力的戰略轟炸機，才能有效地威懾和打擊遠在另一個半球的對手，同時也才能避免再次蒙受硫磺島戰役那樣的慘重損失"。
（B36之後，美國發展了第二代戰略轟炸機B52）
在這樣的背景下，B36戰略轟炸機項目最終得以推進。1947年，第一架生産型B36正式服役，該機采用6台螺旋槳發動機，在噴氣式動力成熟以後，改進型B36還在機翼兩側各安裝兩台噴氣式發動機。該機也成爲上世紀四十年代末五十年代初美軍戰略轟炸威懾力量的中流砥柱，在當時名聲顯赫，相當于上世紀五十年代的B2。
B36戰略轟炸機總計生産了384架，其中兩架H型還被改爲核動力飛機驗證機。該機是美軍第一代戰略轟炸機，但是由于服役時間的問題，該機並未參與實戰，只是參與了一些戰略性威懾任務。
B52戰略轟炸機
太平洋戰爭對美軍戰略轟炸機發展起到了很大的推動作用，在太平洋戰爭中，爲了給航程相對有限的B29轟炸機尋找前沿基地，美軍付出了慘痛代價。據此美軍就認爲，"戰後遠程戰略轟炸機首先要擺脫對前進基地或轉場基地的高度依賴"。再加上當時噴氣式動力技術迅速成熟，美軍就産生了研發第二代戰略轟炸機【美軍將B36作爲第一代戰略轟炸機】的想法。1945年11月23日，美軍提出新一代戰略轟炸機具體性能指標，要求新一代的戰略轟炸機能夠接替B36，作戰半徑應該達到8050公裏，能在10000米以上的高空以接近500公裏/小時的時速飛行。
（B52算得上典型的第一代戰略轟炸機，該機設計很超前，目前仍在使用）
1946年2月份，美軍開始新的戰略轟炸機招標，同年6月初，波音公司方案被宣布中標，當月中旬，波音方案獲得XB52的試驗型編號。但是，由于采用耗油率較高的渦噴發動機，波音方案航程性能就沒有達到美國軍方設定的要求，在其後，該方案也經曆了多次修改，包括Model 464、Model 464-16、Model 464-17、Model 464-29、Model 464-35、Model 464-40等方案。只是，對于這些方案，美國空軍都不滿意，而第一次柏林封鎖危機則加速了波音方案的成熟。
第一次柏林封鎖危機之後，美軍迅速意識到前蘇聯的巨大壓力，"1950年2月，美軍高層在空軍參謀部要求資深官員會議批准使用Model 464-67替代Model 464-49。1950年3月24日，會議核准了這一決定，但沒有做出批准投産的承諾。延至1951年，美國空軍終于承諾由波音生産B-52戰略轟炸機"，B52戰略轟炸機的研發生産進入全速周期。
1951年1月份，美國空軍參謀長正式批准用B52取代B36，2月14日，波音公司獲得首批13架B52戰略轟炸機訂單。
（新崛起的蘇聯也開始探索戰略轟炸機，並發展出圖95戰略轟炸機）
B52戰略轟炸機長48.5米，翼展56.4米，高12.4米，最大起飛重量220噸，采用8台普惠噴氣式發動機。B52戰略轟炸機的最大飛行速度0.81馬赫，實用升限15000米，航程16232公裏，作戰半徑7210公裏。截至1962年停産，B52系列戰略轟炸機總計生産744架，目前仍有部分在役，根據美軍公開的計劃，該機將會一直服役到2050年。
而且，隨著現代科技發展，B52轟炸機也在進行不斷的改進，"美軍願意讓B-52繼續服役的其中一個原因，據稱就是B-52是美國戰略轟炸機當中可以發射巡航導彈的唯一型號"。
圖95戰略轟炸機
作爲二戰歐洲戰場最主要參照國，和美國完全不同，在二戰時期蘇聯的轟炸機發展並不突出，二戰結束時期，蘇聯最成熟可靠、性能最強的轟炸機還只是美軍B29的蘇聯仿制版圖4轟炸機，以及後續改進型圖85。但是，衆所周知，二戰結束後前蘇聯已經成爲當時世界的超級大國之一，其後沒多久，美蘇冷戰也迅速開始。在這樣的背景下，爲了保持對美國和整個西方的戰略威懾能力，前蘇聯也急需一款完全意義的戰略級轟炸機。
（由于噴氣式動力技術的原因，圖95並未使用噴氣式動力）
1950年，前蘇聯空軍高層對圖波列夫設計局提出了完全意義戰略轟炸機設計要求，"轟炸機必須在不重複落地加油的情形下至少要具備8000千米的航程；轟炸機必須至少能攜載11000千克的武器並且將它們傾倒在敵人的頭上"。在其後，蘇聯第一種現代戰略轟炸機圖95的研發開始，"圖波列夫設計局采用具有8片槳葉的庫茲涅佐夫M型、具備8948千瓦的對轉渦輪螺旋槳引擎。采用這種引擎不僅僅動力強大，事實上在油耗上與維修保養上也比渦輪噴氣發動機簡單，耐用度也提高了許多"。
1951年，圖95獲得項目95的代號，研發獲得批准，1956年1月份，圖95開始生産，1956年8月到1957年2月，前蘇聯又爲全部圖95換裝NK12M型發動機，改進後的圖95被稱爲圖95M，該機各種型號大約生産了300架。
圖95系列轟炸機巡航時速最低750公裏，最高810公裏，在加挂兩個副油箱的情況下航程可達19000公裏，航程最短的SM型也有11000公裏，該機曾經創造34小時的連續飛行記錄，載彈量在20噸上下。
在此之後，第一代戰略轟炸機發展基本結束，B36、B52和圖95也成爲世界第一代戰略轟炸機的代表，從這一時期開始戰略轟炸機的研發生産也開始向美蘇集中。