Prototyp XB-36 został zbudowany we wrześniu 1945 roku, lecz oblatano go dopiero 8 sierpnia 1946 roku. Drugi prototyp, oznaczony YB-36, z wyposażeniem zbliżonym do seryjnego i przeprojektowaną wystającą osłoną kabiny załogi, został oblatany 4 grudnia 1947 roku. Mimo zakończenia wojny, międzykontynentalny bombowiec został uznany za potrzebny i podtrzymano zamówienie na 100 samolotów. Pierwsze 22 samoloty wersji B-36A nie otrzymały jeszcze uzbrojenia obronnego. Pierwszy z nich został oblatany 28 sierpnia 1947 roku (jeszcze przed YB-36). Samoloty seryjne różniły się między innymi zastosowaniem wózków czterokołowych podwozia głównego zamiast pojedynczych kół o średnicy 2,79 m, co umożliwiło eksploatację ze zwykłych lotnisk zamiast specjalnie wzmacnianych. Przewidywano początkowo uzbrojenie z pięciu działek automatycznych kalibru 37 mm i 10 karabinów maszynowych 12,7 mm, ale zostało ono ostatecznie zmienione. Pierwsze seryjne egzemplarze trafiły do Sił Powietrznych USA w 1948 roku. Samolot otrzymał wówczas także oficjalną nazwę Peacemaker („zaprowadzający pokój”). Dalsze 73 samoloty miały powstać w uzbrojonej wersji B-36B, ale faktycznie zbudowano ich 62 do stycznia 1949 roku, po czym cztery dalsze ukończono jako B-36D, a siedem jako rozpoznawcze RB-36D. Jednocześnie rozpoczęła się konwersja zbudowanych B-36B na B-36D.