Jeszcze zanim dobiegły końca dostawy samolotów do tej jednostki, podpisano kontrakt na budowę pierwszej wersji seryjnej – B-17B – charakteryzującej się mocniejszymi silnikami i przebudowanym nosem; ostatecznie do marca 1940 roku Korpus Powietrzny Wojsk Lądowych otrzymał trzydzieści dziewięć B-17B. Przewidywano, że dzięki zastosowaniu celownika Nordena B-17 osiągnie niespotykaną dotąd celność bombardowań i pozwoli realizować kampanię precyzyjnych bombardowań strategicznych. Sam przekonywał, że dzięki jego wynalazkowi można będzie z wysokości sześciu tysięcy metrów zrzucić bombę wprost do beczki ogórków. B-17B oblatano 27 czerwca 1939 roku w Seattle. Pierwsze egzemplarze skierowano do 2. i 7. Grupy Bombowej. Również ta wersja ustanowiła kilka rekordów, między innymi bezpośredni przelot na trasie Burbank–Nowy Jork w 9 godzin i 14 minut.
B-17B trafiły także do baz poza Stanami Zjednoczonymi. Do stacjonującej w Río Hato w Panamie 74. Eskadry Uderzeniowej 6. Grupy Uderzeniowej przydzielono najpierw dwa samoloty tego typu, a potem – w grudniu 1941 roku – jeszcze osiem (wraz z pewną liczbą B-18 i A-24);