在1944年11月1日，东京的人们看到了天空中一个闪闪发光的幽灵。远离城市上空的地方是自美军中校詹姆斯·杜立特尔30个月前，利用两台发动机的B-25轰炸机袭击以来，东京的人们看到的第一架美国飞机。这架胆大包天、毫不伪装的入侵者是“东京玫瑰”号，在距离东京1300英里的塞班岛基地起飞，是巨大的装有四台发动机的新型B-29“超级堡垒”的侦察机。东京防空警觉地做出反应：防空炮兵瞄准射击，歼击机匆忙升入空中。然而，在丝毫不受干扰的情况下，该机机长拉尔夫·斯特克利故意环绕飞行了35分钟，用飞机上的照相机拍摄了7000张地面潜在目标的照片。在3.2万英尺的高空，“超级堡垒”刚好不在东京最大火炮的射程内；几架日军战斗机靠拢过来，但并没有靠近到射程以内——显然不愿意挑战B-29大量的武器装备。
一些东京市民把“东京玫瑰”号的出现看作是魔鬼即将到来的征兆；事实正如他们所料。这次的侦察飞行预示着美国陆军航空队即将进行的一系列无情的轰炸，在1945年春季与初夏时达到高峰。到那时候，成百上千的B-29飞机几乎每天呼啸盘旋在日本本土上，把这场战役投向日本大街小巷，甚至日本天皇裕仁也被赶到一个安全的防空洞。在始于3月的这154天恐怖袭击中，“超级堡垒”炸掉了66个城市中心地带，散布的水雷破坏了超出60万吨的航运能力，目标直指日本工业联合体。效果是如此地具有毁灭性，以至于一些身居高位的美国军队领导人相信，仅仅单独用轰炸的方式就可以打败日本。事实上，大家认为B-29是一种完全独立的武器，可以通过自身来显示空军力量的优势；B-29的拥护者们把这种轰炸机看作是日后建立独立美国空军的本钱。
完全利用这种飞机作为给日本造成大灾难的手段其实是一个矛盾；构思、设计，匆忙地生产B-29，并在世界的另一端执行非同寻常的使命。在1939年早些时候，西方世界最明显的潜在敌人就是阿道夫·希特勒。在美国，负责防空的人的注意力几乎完全被**德国空军——希特勒的复兴空军力量所吸引了。
美国空军在欧洲的主要精力聚焦于1939年4月，此时正当大西洋彼岸的探险者查尔斯·林德伯格在作为**德国空军司令官赫尔曼·戈林的客人拜访德国空军后返回美国。林德伯格被深深地震撼了。他告诉亨利·阿诺德少将，后者是空军（当时直到1941年6月仍叫做美国陆地航空军）的领袖，据林德伯格判断，**德国空军比所有欧洲其他国家的空军加起来还要可怕得多。林德伯格说，德国惟一缺少的工具，是像美国B-17“飞行堡垒”一样好的重型轰炸机，这种装有四台发动机的轰炸机开发于1934年目前仍在生产。
作为对林德伯格赞扬的回应，阿诺德为这位空中英雄预留了上校的职衔，并且指定给他最优越的位置，就排在准将W.G.基尔纳下面，专门研究美国空军防御的需要。在1939年6月末，基尔纳报告宣称，美国不再仅仅依赖于美国海军及海岸炮兵来击退一个潜在的入侵者。
这篇报告警告说，敌人很有可能在西半球的其他国家建立基地以求轰炸美国本土。在这种可能性的观点中，报告似乎认为美国空军需要新型中远程的飞机，用来袭击德国空军基地，破坏停在地面上的飞机，或者中断进攻性的空军军事行动。然而，尽管报告认为B-17仍是表现优异的机种，它还是认为该机种令人不大满意的航程以及载弹量无法满足不断提高的防御需求。
基尔纳的建议报告在战争开始刚刚两个月时变得更加紧迫。当**德国空军开始轰炸波兰时，广为流传的对德国空军力量的恐惧日益强烈起来。在华盛顿，乔治·马歇尔成为陆军参谋长，他非常认可基尔纳的报告，他说，“这份报告第一次为美国空军确立了一个特殊使命”。他的意思是说：对于北半球的防御来说，美国目前有充分理由认为发展远程轰炸机在当前十分紧迫。
就在战争在欧洲开始两个多月之后，基尔纳的建议报告开始起作用了。11月10日，阿诺德去美国陆军部要求优先权：他寻求正式批准与航空工业合作开展对超远程轰炸机（VLR）的初步研究。在那个时候，一度不情愿、孤立的美国国会已经对发生在欧洲的事情提高了警惕，因此拨款470万美元作为对轰炸机研究的基金。
在1940年前几个星期里，在俄亥俄州代顿的莱特基地，美国空军装备师的试飞员与工程师讨论可以以每小时400英里的速度携带一吨炸弹飞行超过5000英里的巨型飞机的细节问题。在1月下旬，详细要求发送到美国四家主要的飞机制造公司：波音公司、孔索利德特——沃公司、洛克希德公司和道格拉斯公司。
到4月份，这四家公司分别提交了自己的初步设计，6月，波音公司与孔索利德特——沃公司分别得到85652美元的合约对风洞现象进行研究。这是首次花费在飞机上的公共基金，每架飞机将最终花费大约60万美元。
欧洲的战争在1940年春季蔓延开来，德国众多敌人令人震惊的弱点越来越清晰。制造哪种轰炸机的想法随着变换的形势而不断变化。挪威与丹麦无法抵挡**的冲击，入侵的坦克横扫比利时和荷兰。在6月的第一个星期内，崩溃的英国军队撤出敦克尔克海峡；三个星期后，法国沦陷。
似乎德国将在年前试图侵入英国。事实上，在希特勒入侵的日程表上，指定的“海狮行动”就确定在9月21日。8月，戈林投入大批**德国空军对抗英国皇家空军，英国空战形式紧迫。640架“飓风”与“喷火”式战斗机飞起挑战两倍于自身数量的德国歼击机与轰炸机。尽管美国这时正开始帮助英国提供食物、武器，甚至是飞机——但对于英国皇家空军来说，阻止希特勒压倒性力量的军队似乎仍然是不可能的。
面临着英国可能失陷的前景，美国军队的领导们，开始预想从北美打击欧洲目标的可能性。他们认真推测出需要建造大约可飞行8000英里航程的巨型轰炸机——这个数字几乎是几个月前所要求制造飞机的两倍。此时的观点仍然是防御性质的，当轴心国企图跨越欧洲海岸线时借助一种武器将其反击回去（那样的一种可能是存在的。希特勒至少两次建议把亚速尔群岛作为基地，就美国援助大英帝国的事实教训美国一次。）。
美国仍然不情愿直接介入欧洲冲突。但是，形势越来越严重，5月16日——随着德国不断吞并低地国家——富兰克林·罗斯福总统要求美国航空工业每年生产五万架战斗机。
“海狮行动”从来没有成为现实。英国借助于雷达、电子眼在德国侵略者抵达英国以前就检测到他们的存在，英国皇家空军也堪与希特勒的空军相匹敌甚至更强。尽管伦敦和其他英国城市在1940年到1941年间遭受德国轰炸造成了巨大损失——英国把德国的轰炸叫做闪电战，但事实上英国本岛将生存下来并且抗战到底。
美国的计划者们现在预见到了盎格鲁——美国联盟的可能性——不仅仅是为了挡开希特勒，也是为了打败他；计划者们心目中大轰炸机的形象开始转向进攻用途上。既然轰炸机不需要为防御大西洋彼岸的军事行动而满足超远程的要求，那么一旦条件成熟，这种巨型飞机可以以大英帝国作为总部。飞机可以从英国到埃及或突尼斯来回穿梭——单程大概1800英里——来回轰炸轴心国目标。
早期计划阶段中，德国和它的盟国——意大利——是美国认真考虑确定的仅有的两个轰炸目标。在1940年期间，华盛顿与东京的关系由于日本不断在中国和东南亚其他地区的侵略扩张而持续恶化。但是，在美国很少有人会把日本看作中远程轰炸机的潜在目标，此时，这样的轰炸机仍在襁褓之中。有一个例外是上校卡尔·斯帕茨，阿诺德将军的首席参谋。早在1939年9月，斯帕茨就建议对建造的轰炸机要求应该提高，可以从菲律宾、苏联的西伯利亚或是阿留申群岛的军事基地出发对日本工业区的袭击。
斯帕茨的观点后来简直就是预言。但即使是这样有远见的空军指挥官也不能猜测出完全的真相：中远程轰炸机根本就没用于欧洲，而日本竟成为其轰炸的惟一目标。
到1940年9月，这类飞机的设计研究已经完善到一定程度，以至于美国空军与波音公司与孔索利德特——沃公司签订了两架样机价值为360万的合同。后来定购的数量增加到了三架。现在，建造者们面对着一项庞大的任务。美国飞机工业必将探索飞机制造业的新境界。除此之外，鉴于希特勒似乎要征服全世界，所以要求建造者们加快速度执行这项任务。通常情况下，新型军用飞机的开发一般要花费五年时间；而对于这项革命性的机器，这项工作要在四年内完成。
两家公司的样机的出生受尽了分娩阵痛的折磨，原因是美国部队持续不断变化的想法不可能凭借小型改进就可以解决的。孔索利德特——沃公司的飞机，即指定的XB-32型，被设计成载弹量10吨单程1250英里，美国空军对其给予的评价不高。该机的开发被存在的技术弱点所阻，到1944年秋季准备进入全面测试阶段的时候，美国空军已经对它丧失了兴趣。只有15架B-32用于配置太平洋战斗区域，在二战结束前的短暂时间内表现平平。
孔索利德特——沃公司与波音公司的设计都受到超远程和巨大有效载荷双重需要的限制。飞机设计者们经常问自己到底要多大、多重他们才能制造出符合要求的飞机，并且在飞行员的控制下可以飞行，可以控制。波音公司所提议的飞机，即指定的XB-29，表面上看来能够满足这些要求。XB-29的翼展141英尺3英寸；机身99英尺长，高度相当于三层楼的建筑，还有超过27英尺的高耸的尾鳍。一开始的时候，设计师们希望能够建造空载时重量为7.45万磅，满载燃料和炸弹时最大重量为11.4万磅重的飞机。最终，投入到战斗中的战机将估计是14.2万磅，令其前身，即B-17，相形见绌，后者在满载的时候也仅仅5.4万磅重。所以新型飞机的庞大在一开始就是工程师们所决定下来的，使用新型飞机的战场上的飞机跑道将不得不加强以经受得住飞机起落带来的压力。
从一开始就很清楚，新型飞机将比以前任何飞机都需要更高的发动机功率，波音公司的计划者们相信他们知道在哪里可以得到更高的发动机功率。自1936年以来，莱特航空公司一直致力于完善一种新型复合发动机——“飓风R-3350”。“飓风”是最强有力的空气制冷发动机，每台分别装配两排，每排九个汽缸，紧密压缩在一个圆形的曲柄轴箱周围。“飓风”拥有两台超级涡轮增压器，可以在高压下抽吸空气，推进汽缸，点着汽油。这样在空气稀薄的高空中可以增加功率。每台发动机转动四个直径为16.5英尺的螺旋桨叶片，功率2200马力——两倍于B-17发动机产生的功率。理论上R-3350是传奇的动力装置，每磅发动机重量得出最大功率值，达到了长期以来人们所追求的目标；巨型螺旋桨、增压器以及结合镁金属的轻质结构——制造出一架具有空前功效的发动机。
新型飞机的整体设计，类似其发动机的设计，无论是体积、速度以及航程都继承，甚至超过了当前工程学的水平。新型飞机将装配有新型雷达导航系统——几十年后用于太空探索的复杂导向装置的前身。这套体系可以让导航员在无论多坏的天气下，都确切地知道他在地球上空的具体方位。
B-29是用来在高空中做长途飞行的。为了减轻机上11名工作人员的疲劳，飞机内部加压，在三万英尺的高空中提供加热的“衬衫袖子”环境。可以飞行到如此高度的其他飞机的工作人员们都不得不呼吸瓶装氧气，身穿保暖服装以对抗零下50℉的寒冷。这就涉及应用笨重的氧气罩及其他装置，并且可能会产生类似于“飞行员气栓症”一类的问题——血流中积聚的氮泡阻塞微细血管血流，造成难以忍受的疼痛。为了避免在打开炸弹舱时整个B-29气压失衡，工程师们设计了分离的密封舱体，包括六名在飞机前舱，三名炮手，位于机腹的雷达操作员，机尾的炮手。
1941年5月，当希特勒的军队伺机入侵苏联的时候，B-29仍只是一架初具规模的飞机而已。大约8000张草图代表了两年以来成千上万名航空工程师和草图设计人员的工作量。B-29存在的惟一的三维线索就是一台与原物大小一样的木质模型，该模型存放在波音公司华盛顿西雅图的工厂。
在杜立特尔历史性地利用两台发动机的B-25机群对东京发动的舰载飞机轰炸空袭后不久，战略空军力量发展先驱、中将亨利·阿诺德和新近提拔的准将詹姆斯·杜立特尔在1942年进行磋商。作为陆军航空队的司令，阿诺德在1944年说服联席会议把对B-29机群的控制权授予给一支部队——第二十航空大队，而不是战场指挥官；这次变动是朝向创建独立空军的关键一步。
