能进行“泡菜桶轰炸”的诺顿瞄准具
第一架 B-17B（38-211）1939 年 6 月 27 日在西雅图进行了首飞，波音一批此制造了 39 架 B-17B，但 USAAC 分配给 B-17B 的序列号却分成了几个部分，显示了当时资金的困难程度。
所有的 39 架 B-17B 在 1939 年 7 月 29 日到 1940 年 3 月 30 日间交付给 USAAC，装备了第 2、第 7 和第 19 轰炸机大队，交付的第一架飞机留在了莱特机场进行测试。
1939 年 11 月，七架 B-17B 从兰利机场起飞前往巴西里约热内卢进行友好访问，所有飞机都安全返回，再一次显示了 B-17 设计的安全性和可靠性。
1940-1941 年间许多 B-17B 进行了现代化改装，外观上的改变就是采用了 B-17C 上引入的机身两侧扁平式 12.7 毫米机枪窗口。
第 2 轰炸机大队有一架 B-17B 随第 41 侦察中队在纽芬兰（Newfoundland）服役，1941 年 10 月 27 日这架飞机轰炸了一艘 U 艇，虽然 U 艇在攻击中未受损伤，但这是 USAAC 第一次与德军的交火。由于美国还没有向德国宣战，新闻中没有报道这次事件。
B-17B 性能规格表
发动机：4 具赖特 R-1820-51 星型发动机，起飞功率 1,200 马力，高度 7,620 米时 1,000 马力。
性能：最大时速 470 公里（7,620 米）。实用升限 7,504 米。最大航程 4,990 公里（空载）。
重量：空重 12,543 千克，正常起飞重量 17,235 千克，最大起飞重量 20,946 千克。
尺寸：翼展 31.63 米，全长 20.68 米，全高 4.57 米，翼面积 131.92 平方米。
军械：5 挺 7.62 毫米机枪，机背、机腹和腰部两侧机枪支架各装一挺，机鼻球形机枪座安装一挺。内部弹舱最多可挂载 8 枚 272 千克（600 磅）炸弹。
B-17C
USAAC 在 1939 年进一步订购了 38 架飞行堡垒，这次订购的是改进型 Model299H，军方指定型号 B-17C。
从 B-17C 起，飞行堡垒家族开始广泛使用球形机枪座，图中为 B-17F
与早期 B-17 不同的是，B-17C 后机身两侧的气泡状机枪窗口改为扁平式椭圆形窗口，减小了阻力。每个椭圆形窗口后方的旋转支架上可以安装一挺 12.7 毫米机枪。机腹的气泡状机枪窗口改为较大的金属“浴缸”，后方开口处安装一挺 12.7 毫米机枪。机背气泡状机枪窗口也被有机玻璃的平板窗口所取代，内有一个 12.7 毫米机抢座，射击时需要无线电报员打开顶部窗口。机身前部的 7.62 毫米球形机枪座增加到 5 个，其中机鼻上方左右两个、下方右侧一个，前机身两侧舷窗各一个（B-17 从机鼻到驾驶舱之间的前机身共有 3 个舷窗，球形机枪座安装在中间的舷窗上）。除了武器的改变外，还增加了自封油箱和乘员防护装甲，安装 4 具 1,200 马力的的赖特 GR-1820-65（G-205A）“旋风”涡轮增压发动机，最大起飞重量增加到 22,521 千克。
与上面的 B-17B 比较，B-17C 取消了机身两侧的“鼓包”，机腹的“鼓包”却更加突出了
首架 B-17C 于 1940 年 7 月 21 日首飞，后被波音公司保留用于测试。11 月 29 日首架 B-17C 交付 USAAC，这 37 架 B-17C 被赋予序列号从 40-2042 到 40-2079。
隶属莱特机场航空发展中心的 B-17C 在测试中，1941 年
根据租借法案，从生产线上抽调了 20 架 B-17C 援助英国，改称堡垒 I。USAAC 剩余的 B-17C 在 1941 年 1 月返回波音工厂升级成 B-17D。
B-17C 性能规格表
发动机：4 具赖特 GR-1820-65（G-205A）“旋风”星型发动机，起飞功率 1,200 马力。
性能：最大时速 520 公里（7,620 米），巡航时速 402 公里，着陆时速 135 公里。实用升限 11,278 米。爬升至 3,048 米高度耗时 7 分 30 秒。最大航程 3,862 公里（载弹 1,814 千克）/5,471 公里（空载）。
重量：空重 13,164 千克，正常起飞重量 17,836 千克，最大起飞重量 22,521 千克。
尺寸：翼展 31.63 米，全长 20.69 米，全高 4.57 米，翼面积 131.92 平方米。
军械：4 挺 12.7 毫米机枪，机背、机腹和腰部两侧机枪支架各装一挺；一挺 7.62 毫米机枪，可安装于机身前部任一球形机枪座。内部弹舱最多可挂载 2,177 千克炸弹。
皇家空军的堡垒 I
根据 1941 年 3 月 11 日通过的租借法案，国防部被授权可以出售、借予或出租战争物资到“总统认为对美国防务至关重要的任何国家的政府”。
法案通过后不久，英国皇家空军就请求获得一批 B-17。尽管 USAAC 对 B-17 的需求一直无法得到满足，他们还是很不情愿地同意从新订购的 38 架 B-17C 中分出二十架援助英国。这些飞机基本上与 USAAC 的一样，除了机鼻 7.62 毫米机枪未变外，其余机枪都替换成了 12.7 毫米的白朗宁（Browning）机枪。在飞往英国之前，所有飞机在莱特机场进行自封油箱的改装。这批飞机的公司型号是 Model299T，英国空军型号是堡垒 I，英国空军序列号从 AN-518 至 AN-537，但是美国人进行涂装时粗心大意将“AN”错写成了“AM”。
已经涂上皇家空军标记，准备运出的堡垒 I
美国人进行涂装时粗心大意将“AN”错写成了“AM”
以美国人的标准，B-17C 并不是真正用于作战的型号，USAAC 此时正在采购根据欧洲空战经验进行改进的 B-17E，但英国皇家空军已经顾不了这么多了，迫不及待地将 B-17C 投入一线战斗。