En 1945, Boeing remotorisa un B-29 avec des Pratt & Whitney R-4360 offrant 60% de puissance supplémentaire par rapport aux moteurs d'origine. Initialement désignée B-29D, cette nouvelle version fut renommée B-50 à la fin de l'année, afin d'augmenter les chances de décrocher une commande malgré la fin de la Seconde Guerre mondiale.
La production en série commença en 1947 et les livraisons pour le nouveau Strategic Air Command se firent à partir de mi-1948. Entre temps la dérive avait été agrandie, l'aile refaite dans un nouvel alliage et un système de dégivrage ajouté sur les bords d'attaque. En 1949, les 57 B-50A en service furent équipés d'un système permettant leur ravitaillement en vol. Parallèlement, la production bascula sur le B-50B qui disposait de nouveaux réservoirs de carburant. Tous les B-50B furent modifiés par la suite en avions de reconnaissance.
La version principale fut le B-50D, qui fit son premier vol en mai 1949. Elle était équipée d'un système de ravitaillement en vol, d'un radar plus performant, et pouvait emporter 2 réservoirs de carburant sous les ailes. De nombreuses modifications durent être apportées pour l'adapter aux différents modèles de bombes atomiques qui apparurent pendant sa période d'activité.
Après leur remplacement par les B-47 Stratojet, les B-50 furent convertis en avions ravitailleurs en 1956, remplaçant les B-29 utilisés précédemment pour cette mission. Afin d'être capable de ravitailler les avions à réaction qui devenaient de plus en plus nombreux, ils furent équipés d'un réacteur General Electric J47 sous chaque aile. Ceci faisait passer leur vitesse maximale au-dessus de la barre des 700 km/h, diminuait de 30% la distance de décollage et de 60% le temps de montée à l'altitude de ravitaillement.
Les B-50 ravitailleurs commencèrent à être retirés du service en 1963, certaines versions spéciales du B-50 restant en service quelques années supplémentaires.
