Боевое применение «Летающих крепостей» быстро выявило недостатки дистанционно-управляемой нижней турели «Бендикс». Стрелку приходилось прицеливаться из крайне неудобного положения, сидя на коленях. Неудачным оказался и перископический прицел. Поэтому, начиная со 113-го серийного В-17Е, вместо турели «Бендикс» на машины стали устанавливать убираемые шаровидные турели-башни фирмы «Сперри». В небоевом положении эта башня втягивалась гидроприводами внутрь фюзеляжа. Попасть в башню можно было только изнутри самолета при развороте башни строго по продольной оси и установки пулеметов в горизонтальное положение. Если механизмы башни отказывали, а стрелок находился внутри, то убрать башню было невозможно. Тогда самолет садился с выпущенной башней, в которой стрелок чувствовал себя, «словно сидя внутри баскетбольного мяча на финальной игре NBA». Зазор между полосой и выпущенной башней при движении самолета по аэродрому составлял всего несколько сантиметров. Из сбитых В-17 стрелки нижних башен спасались редко.
Модификация В-17F стала первым массовым вариантом военного времени. По сравнению с В-17Е, которых построили 512 штук, В-17F построили гораздо больше – 3405 штук. Стоимость одного бомбардировщика модификации В-17F составляла в среднем 357 655 долларов.
Великобритания получила 19 самолетов В-17F (Фортесс II) в начале августа 1942 г. Большинство этих машин поступило на вооружение Бомбардировочного командования, где их использовали для поиска и уничтожения германских подводных лодок. В США большинство «Летающих крепостей» поступило в 8-ю воздушную армию, где каждый самолет выполнил более сотни боевых вылетов. Обычно члены экипажей американских бомбардировщиков выполняли в Европе по 25 боевых вылетов, а затем отправлялись домой, в Штаты.
Самой массовой «Летающей крепостью» стала модификация В-17G. Фирма «BVD» построила 8680 бомбардировщиков, фирма «Боинг» – 4035, фирма «Дуглас» – 2395, фирма «Локхид Вега» – 2250 машин.
Бомбардировщик В-17G мало чем отличался от модификации В-17F. Главным отличием была установка в нижней носовой части фюзеляжа турели «Бендикс», как и на последних 86 построенных фирмой «Дуглас» модификациях В-17F.
21 мая 1943 г. бомбардировщик В-17G совершил свой первый полет, а заказчику первая машина этой модификации была передана 4 сентября того же года. 29 июля 1945 г. на заводе «Локхид Вега» была построена последняя «Летающая крепость» В-17G. Британские ВВС получили 85 машин, которые поступили в Бомбардировочное и Береговое командования. В 100-й эскадрильи Бомбардировочного командования эти самолеты с внесением некоторых изменений использовались для ночных полетов на противодействие германским РЛС, а также в качестве лидеров ночных бомбардировщиков – «пасфайндеров». В больших обтекателях под носовой частью фюзеляжа монтировалась бомбардировочная РЛС Н2S, которая могла работать в режиме постановки помех. Такая же РЛС ставилась вместо шаровидной подфюзеляжной турели на нескольких американских В-17G. На бомбардировщиках же Берегового командования вместо шаровидных подфюзеляжных турелей монтировалась поисковая РЛС.