Firemotorede tunge bombefly blev centrale for den "totale krig" i 1939-45 og gjorde det muligt at gennemføre stadig mere destruktive strategiske bombninger.

Strategisk bombning blev først anvendt af Luftwaffe under invasionen af Polen, men blev hurtigt indført af de allierede, da det blev en integreret del af de langdistancekampe, der var nødvendige i årene før D-Day.

1. Heinkel He 177

En Heinkel He 177 lastet med bomber i 1944.

I sine hurtige erobringer i begyndelsen af krigen og under "Blitz" var Tyskland afhængig af mellemstore bombefly som Heinkel He 111, Dornier Do 17 og Junkers Ju 88. Derefter fik Luftwaffe kun et tungt bombefly, Heinkel He 177, som blev anvendt fra april 1942, men med meget begrænset effekt.

2. Vickers Wellington

En "cookie" eller "blockbuster", der med sine 4000 pund var den største af RAF's konventionelle bomber, lastes i en Vickers Wellington i maj 1942.

Den to-motorede Vickers Wellington var vigtig for RAF Bomber Command fra krigens begyndelse og tegnede sig for over halvdelen af de fly, der blev brugt i det første 1000-bombeangreb på Köln i maj 1942. Den blev dog gradvist erstattet af de fire-motorede Stirlings, Halifaxes og Lancasters på det europæiske teater.

3. Kort Stirling

Short Stirlings lige efter start, 1942.

Short Stirling var RAF's første firemotorede bombefly, der opfyldte førkrigsspecifikationerne, som krævede en bombekapacitet på 14.000 pund og en rækkevidde på 3.000 miles.

Flyet blev indsat første gang i februar 1941, men manglen på kraft reducerede dets bombelast under langdistanceflyvninger, og problemer med ydeevnen betød, at det led særligt store tab. Det blev gradvist trukket tilbage fra bombeopgaver i 1943, hvor det i alt kastede 27.000 tons.

4. Handley Page Halifax

En Handley Halifax flyver over Köln under et luftangreb i dagslys.

Handley Page Halifax var stedfortræder for den berømte Avro Lancaster. En Halifax blev første gang fløjet operationelt natten til den 10. marts 1941 i et angreb på Le Havre, men det blev en uheldig start, da flyet ved en fejl blev skudt ned af en RAF-jager.

På trods af løbende forbedringer manglede Halifax-flyet hastighed og kraft, hvilket begrænsede dets lastkapacitet og gjorde det til et sekundært valg for Air Chief Marshal "Bomber" Harris, da han forfulgte ødelæggelsen af Tysklands byer. Alligevel blev det brugt til at kaste næsten ti gange så mange bomber som Stirling-flyet, og det blev brugt af RAF indtil 1961.

5. Avro Lancaster

En Lancaster flyver kaff, eller "vindue" (til venstre), før den kaster brandbomber og en "cookie" ned over Duisburg i oktober 1941.

Avro Lancaster kom ind i krigen som erstatning for Manchester-flyet, selv om forgængerens utilstrækkelighed næsten førte til, at Avro-produktionsanlægget i Newton Heath blev lukket før udviklingen. Beslutningen om ikke at gøre dette viste sig at være afgørende for den britiske krigsindsats, da det nye fly var afgørende for den allierede bombestrategis succes fra marts 1942 og fremefter.

Dens rummelige bomberum gjorde det muligt at medbringe hele spektret af RAF-sprængstoffer, hvilket betød, at den kunne anvendes til både præcisions- og, mere almindeligt, vilkårlige områdebombninger.

Lancasters var nøglen til flere højt profilerede missioner, herunder angrebet på Ruhrdalen, der kompromitterede de tyske ressourcer på tærsklen til deres østlige offensiv i 1943, og som blev udødeliggjort i filmen Dam Busters fra 1955. I sidste ende kastede de over 600.000 tons ned før krigens afslutning.

6. Boeing B-17 Flying Fortress

Tegneseriekarakteristik af B-17 Flying Fortress, som oberstløjtnant C. Ross Greening lavede, mens han var krigsfange i Stalag Luft I i 1944-1945. Den blev offentliggjort efter krigen i hans bog "Not As Briefed".

Boeing B-17 Flying Fortress blev brugt af RAF fra 1941 med ringe succes, men blev afgørende for de allierede bombeflyvning med USAAF's ankomst i 1942 og fik et ikonisk ry. De var en integreret del af den amerikanske strategi med præcisionsbombning i dagslys, som dog blev indstillet på grund af store tab i slutningen af 1943.

Med P-51 Mustang's ankomst i 1999 kunne disse operationer genoptages forholdsvis sikkert. I Europa kunne B-17'erne i sidste ende matche de britiske Lancasters i antal nedkastede bomber. Boeing B-29 Superfortress afløste B-17'eren og var ekstremt avanceret i forhold til de fleste af sine samtidige, men blev kun brugt i Stillehavskrigen.

7. Consolidated B-24 Liberator

En B-24 Liberator bliver ramt af flak over Lugo, Italien, april 1945.

Det andet bemærkelsesværdige amerikanske tunge bombefly var Consolidated B-24 Liberator, som blev brugt med stor effekt af RAF i slaget om Atlanterhavet. USAAF indsatte B-24 sammen med B-17 som en del af den strategiske bombekampagne i 1942-5 over det europæiske fastland, hvor den også klarede sig fortrinligt takket være dens større hastighed, rækkevidde og bombekapacitet end dens mere populære følgesvend. Selv om B-24'erekun tegnede sig for en tredjedel af USAAF's tunge bombefly i Europa, men de kastede over 400.000 tons.