此后，远东空军要求全部 B-29 都用来执行战略轰炸任务。7 月又从战略空军调来了第 98 和第 307 两个 B-29 轰炸机联队来加强实力。朝鲜境内的五个主要工业中心被列入轰炸目标。这正是 B-29 被设计所用来执行的任务，到九月初，除了靠近苏联边境的罗津港的储油设施没被轰炸，朝鲜境内所有已知的工业设施都被遭到空袭。
朝鲜战争中的 B-29 机群，实施夜间轰炸后，飞机下表面多采用无反光黑色涂装，便于夜间行动
到九月下旬，朝鲜境内的所有 18 个战略目标都已被摧毁，奥道尼尔转向二级目标，9 月 26 日轰炸了枇岘水电厂。
9 月 14 日，美军在仁川登陆，朝鲜人民军攻势受挫。9 月 27 日，麦克阿瑟被授权可以入侵朝鲜。10 月 1 日联合国军越过三八线，10 月 19 日攻占平壤，随后联合国军继续向北进攻直至鸭绿江畔。在这个时期，许多 B-29 又转向战术任务，因为北朝鲜大部分已落入联合国军的控制中，已战略轰炸的目标。此时的联合国军趾高气昂，对征服朝鲜很有信心，认为战争在短期内就可以结束。10 月 27 日远东空军解散了轰炸机司令部，并将第 22 和第 92 轰炸机联队还给了战略空军。
但是随着中国的参战，朝鲜战争进入转折点。10 月，志愿军应朝鲜政府的要求跨过鸭绿江抗美援朝。11 月 1 日，志愿军空军的 MiG-15 首次与美军飞机交战。美国空军匆忙恢复远东空军轰炸机司令部来面对新的威胁。为了不使朝鲜战争升级，禁止使用 B-29 轰炸中国境内的战略目标，只能攻击朝鲜半岛的战术目标。在 11 月 8 日及 25 日间，B-29 轰炸了鸭绿江上朝鲜镜内一侧的桥梁企图切断志愿军入朝路线。志愿军在夜间迅速架浮桥替代了被炸毁的桥梁南段，在以后的轰炸中炸弹无法对细小的浮桥造成有效破坏，中国军队和物资源源不断进入朝鲜。
11 月 25 日，志愿军的将联合国军赶回到三八线附近，美国失去了武力统一朝鲜的机会。B-29 越来越多地执行近距支援攻击任务，试图减缓志愿军的攻势。12 月底两军战线开始稳定下来。但是此时朝鲜的制空权已不再为美国空军掌握，B-29 在执行白天轰炸任务时危险重重，不仅要遭到富于作战经验的高炮射击，还要经受 La-7、La-9、Yak-9P 战斗机的驱逐，更别说后来大量出现的 MiG-15 喷气式战斗机。
B-29 在北朝鲜上空进行编队轰炸
1951 年 2 月，为了破坏志愿军的补给线，美国空军在朝鲜西北部进行了一系列的阻断轰炸。此时由于志愿军缺乏有效的防空手段，B-29 可以在 3,000 米的低空自由进入轰炸。但随后的情形就不同了，2 月 25 日 4 架 B-29 在轰炸顺川时遭到了 8 架 MiG-15 的攻击。低空无护航的轰炸现在变得十分危险，于是此类任务的高度又改为 6,000 米，并由 F-80C 和 F-84E 战斗机护航。但情况没有多大改善，因为这些战斗机的性能劣于 MiG-15，并且战斗机与轰炸机之间的战术配合也漏洞百出。3 月 1 日，一个超级空中堡垒的编队受到 9 架 MiG-15 的攻击，4 月 12 日，48 架 B-29 在轰炸连接安东（今中国丹东）与朝鲜的铁路桥时，被 12 架 MiG-15 盯住，有 3 架 B-29 被击落，7 架击伤。因为这些损失，斯特拉特迈耶将军在 4 月 12 日停止了这些任务，将 B-29 用于轰炸三八线附近的志愿军目标。
1950 年末至 1951 年初，B-29 在朝鲜战场使用了无线电遥控炸弹用于轰炸桥梁。其中一种是“拉松”（Razon），在炸弹尾部有可由无线电遥控的升降舵和方向舵，升降舵控制炸弹下落姿态来改变射程，方向舵控制方向。B-29 投下“拉松”炸弹后，投弹手可遥控操纵炸弹飞向目标。遥控炸弹的确有效果，但是重量只有 907 千克，威力显得不足。取代它的是“塔松”（Tarzon）炸弹，重量 5 吨，圆周误差 7 米，爆炸威力足以炸毁在熙川的铁路桥。但“塔松”炸弹大而笨重，有 2/3 的部分要露在 B-29 炸弹舱外，增加了飞行的阻力。另外“塔松”炸弹内充满了二战末期生产的剩余的不稳定 RDX 炸药，给轰炸机带来的极大的危险。B-29一共在朝鲜上空投射了 30 枚“塔松”，但只炸坏了六座桥梁。至少有两架 B-29 在投放炸弹时出现了故障并坠毁。1951 年 4 月下旬“塔松”被禁止使用。
“拉松”与“塔松”制导炸弹
1951 年 8 月和 9 月，美国空军集中攻击朝鲜的铁路线。B-29 轰炸了平壤、顺川、宣川、新安州和熙川的铁路桥梁。但是被毁坏的部分通常会很快修复或者绕过，对铁路运输只造成了轻微停顿。
1951 年 10 月，美国空军决定与志愿军空军进行决战，B-29 作为诱饵需要前往朝鲜境内的空军基地上空进行佯动轰炸，希望能引诱 MiG-15 出击，这样 B-29 后面埋伏 F-86 可以与之空战。但志愿军的米格中队分布十分分散，美国空军的情报人员无法确定其正确位置，战果十分有限。但 B-29 的行动遭到重大损失，到 10 月 27 日，5 架 B-29 被击落，20 架严重损伤。
随后诱饵作战又被夜间轰炸所取代，为此 B-29 装备了肖兰（SHORAN）近距导航雷达，该雷达可以极其精确地测定自己所处的位置。第 98 大队的 B-29 首先装备肖兰雷达，随后是第 19 和 307 大队。1952 年 11 月，B-29 开始了首次借助肖兰系统的夜袭，并一直持续到朝鲜战争结束。由于敌方的夜间战斗机和雷达控制的防空系统，也造成了一些损失。例如在 1952 年 6 月 10 日，4 架装备肖兰系统的 B-29 在新义州上空被雷达引导的探照灯跟踪，并被夜间战斗机击落了其中的两架。
B-29 机组准备夜间轰炸行动
1952 年 4 月，美国空军得到准许对水丰、枇岘、楚山、清城等地的水电厂进行轰炸。装备肖兰雷达的 B-29 进行夜间轰炸，空军和海军的战斗轰炸机进行白天轰炸。这些轰炸开始于 6 月 24 日，到了 27 日，估计北朝鲜境内 90% 的能源设施都被破坏。
此时停战谈判已经持续了十八个月，在此间，双方的军事较量从未停止过。为了在谈判桌上取得更大的利益，美军在 7 月 11 日轰炸了平壤的 30 个目标，类似的轰炸还发生在新兴里、楚山、和新义州。9 月 30 日，465 架 B-29 在夜间轰炸了南山里的化工厂。朝鲜的夜间防空卓有成效，1952 年 11 月到 1953 年 1 月，有 5 架 B-29 被夜间战斗机击落。空军不得不紧急调用了海军陆战队的 F3D-2 空中骑士夜间战斗机为 B-29 护航。