B-52F改装推力更大的J57-P-43W发动机。1958年6月装备部队,共生产88架。其攻击和防御武器系统部分与E型相同。部分飞机也改装了高密度挂弹架。在越南战争期间,为了适应打常规战争的需要,提高B-52挂载常规炸弹的能力,把部分D型飞机炸弹舱内的箱形炸弹架改装成高密度炸弹架,后来部分F型和G型飞机也作了相应的改装。高密度炸弹架有3A-1、3A-2、3B-1、3BB-1、3BC-1、3BC-2和4A-1等型别,以适应悬挂各种武器。改装后的D型飞机,弹舱内可挂3个高密度炸弹架,每个炸弹架可挂18颗340kg的M117炸弹或28颗227kg的MK82炸弹;每个机翼下可挂12颗340kg的M117炸弹。最多可挂108颗通用炸弹,最大载弹量可达27.2吨。后来B-52F也进行了类似的改装,费用为3040万美元。
B-52G是以F型为基础的重大改进型号。该型号减轻了机身重量,增大航程,可携带空地导弹。最大起飞重量217700千克。1959年2月装备部队,共生产193架。结构减重4500千克,机翼和垂尾基本上是新设计的。垂尾高度降低了2.31米,弦长略有增加,这是辨认G和H型较好的特征。机翼采用长达24.4米的整体壁板,因此加大了翼内油箱容积。外挂副油箱容积减小,且固定在机翼下,因为B-52并不需要抛弃副油箱。机身结构简化,后部射击员座位改为安排在前部乘员舱内,因此取消了后部增压座舱以及相关氧气、通信设备。尾炮因此改为遥控控制。机翼下内侧发动机短舱与机身间加装挂架,可载两枚AGM-28B“猎犬”空地导弹,或ADM-20B“鹌鹑”诱惑导弹。到1991年总共还有138架B-52G在服役,从1992年开始逐步退役。
B-52H是G型的改进型,是B-52最新、最后一个型号。飞机总重221360千克,1960年7月试飞,1961年3月装备部队。共生产102架。改装了推力75.71千牛(7720千克)的TF33-P-3涡扇发动机,因此航程增加10~15%。尾部炮塔的4挺机枪改为一门ASG.21型火控系统控制的M61,6管20mm加特林炮。改用新型的电子对抗系统。在最近几年,该炮已经被新的电子自卫对抗装置取代。内、外发动机短舱间的挂架上,可带金属箔条和红外诱饵发射器。1971年H型第一次改进,内容与B-52G同期改装一样。