Расследование катастрофы показало, что основной причиной ее была низкая надежность двигателей «Райт Циклон». Поспешно спроектированные двигатели были склонны к перегреву головок цилиндров, что, в свою очередь, нарушало работу клапанов. Проблемы с двигателями R-3350 продолжались на протяжении всего 1943 и большую часть 1944 года.

Последним к испытаниям подключили третий прототип ХВ-29 (41-18335). Первый полет он совершил в июне 1943 года. Самолет несколько раз попадал в аварии, вызванные неэффективной работой элеронных тяг. Первый прототип, имевший прозвище «The Guinea Pig» («морская свинка») использовался для различных испытаний и проб до конца войны.

Заключенный в июне 1941 года контракт предусматривал выпуск 14 предсерийных самолетов YB-29. Цена самолета составляла 1403623,86 долларов США. Самолеты планировалось выпускать на новом большом предприятии в Уичите, штат Канзас, принадлежавшем правительству США и обслуживаемому фирмой «Боинг». Производственные мощности самой фирмы были полностью загружены выпуском бомбардировщиков В-17. Новый завод специально построили в глубине территории Соединенных Штатов, чтобы исключить его потерю в результате возможного немецкого или японского удара по Атлантическому и Тихоокеанскому побережью США. Все серии самолетов В-29 выпускались на том же заводе в Уичите.

Первый YB-29 (41-36954) покинул сборочный цех 15 апреля 1943 года, а в первый раз поднялся в воздух 26 июня 1943 года. Четырнадцать YB-29 вошли в состав ВВС США и применялись для различных проб. Они были полностью вооружены. Двигатели «Райт R-3350-21 Циклон» с трехлопастными винтами «Гамильтон Стандарт». Все YB-29 получили стандартный камуфляж Olive Drab/Neutral Gray. Предсерийные самолеты выпускались в тот момент, когда непрерывно менялся дизайн американского опознавательного знака. Поэтому первые YB-29 получили знак в виде белой звезды на синем круге, затем в виде белой звезды на синем круге с белой полосой и красным кантом, а позднее с синим кантом.

На YB-29 шла подготовка экипажей, их использовали в качестве летающих лабораторий, а также на них испытывались новые элементы оснащения.

Осенью 1943 года первые самолеты В-29-BW собрали в Уичите. В начале 1944 года к выпуску В-29 подключили предприятие «Белл Эйркрафт Корпорейшн» в Мариетте, штат Джорджия. Выпускавшиеся «Беллом» самолеты обозначались В-29ВА. Затем выпуск В-29 освоили заводы «Гленн Л. Мартин Компани» в Омахе, штат Небраска (В-29-МО). Планировалось организовать выпуск В-29 на заводе фирмы «Норт Америкен» в Инглвуде, штат Калифорния (В-29-№А), но от этого плана отказались.

В ходе серийного выпуска В-29 в его конструкцию вносились усовершенствования, облегчавшие сборку, упрощавшие эксплуатацию и повышающие боевые качества самолета. Производители внедряли эти изменения в разные сроки, поэтому машины, выпущенные разными фирмами, отличались друг от друга.

Характерной чертой, отличавшей В-29 от прототипов и предсерийных машин были четырехлопастные винты «Гамильтон Стандарт» вместо трехлопастных. Серийные В-29 сначала оснащались двигателями «Райт R-3350-23», — 23A или -41. Позднее появились двигатели R-3350-57 и -57А.

Первоначально оборонительное вооружение самолета размещалось в четырех пулеметных турелях. В каждой турели стояло по спаренному 12,7-мм пулемету. Управлялись пулеметы дистанционно, места стрелков находились в гермокабинах. В хвостовой огневой точке кроме двух 12,7-мм пулеметов стояла 20-мм пушка. Позднее вооружение изменилось. В передней верхней турели установили счетверенные пулеметы калибра 12,7 мм, так как японские пилоты чаще всего практиковали лобовую атаку. Из хвостового отсека убрали 20-мм пушку. На самолетах В-29А и В-29В пушку никогда не ставили.

Всего в Уичите выпустили 1620 самолетов В-29. Фирма «Белл» построила 357 машин, а «Мартин» — 204. Планировался выпуск серии из 200 самолетов на фирме «Норт Америкен», но эту серию аннулировали. Всего собрали 2181 самолет В-29.

Вторую сборочную линию фирма «Боинг» организовала в городе Рентой под Сиэтлом. Первоначально здесь намеревались выпускать летающие лодки РВВ-1 «Си Рейнджер». В 1942 году командование ВМФ США решило вместо летающих лодок наладить выпуск морских вариантов бомбардировщиков «Либерейтор», «Митчелл» и «Венчур». Руководство ВВС согласилось передать часть мощностей флоту, взамен запросив завод в Рентоне.

Выпускавшиеся в Рентоне самолеты обозначались В-29В Особенность этих самолетов заключалась в конструкции центроплана, из-за чего размах крыльев у В-29А был на 12 дюймов (30,48 см) больше, чем у В-29. У В-29А центроплан состоял из двух частей, соединенных болтами и образующих единый узел. На В-29 центроплан представлял собой монолитную деталь. Двусоставный центроплан был проще в сборке, но ухудшал характеристики самолета и увеличивал его массу на 320 кг. Кроме того, объем топлива при этом уменьшался на 213 галлонов (806 л) — с 1333 галлонов (5046 л) до 1083 галлонов (4099 л).

Самолеты В-29А оснащались двигателями R-3350-57, -57А и -59. Верхняя передняя турель стандартно имела четыре пулемета, а хвостовая огневая точка была без 20-мм пушки. Всего завод в Рентоне выпустил 1119 самолетов В-29А.

Опыт применения первых В-29 в войне с Японией заставил конструкторов доработать самолет, оснастив его упрощенной системой оборонительного вооружения. Выпуск таких самолетов развернула фирма «Белл». Сборка осуществлялась на заводе в Мариетте, штат Джор-джия, в настоящее время принадлежащем фирме «Локхид». Всего собрали 311 машин под обозначением В-29В («модель 345-3-0»). Вскоре эти самолеты поступили на вооружение 315-го бомбардировочного крыла, совершавшего ночные налеты на промышленные объекты на терри-тории Японии. С февраля по май 1945 года самолеты сначала поступали в арсенал в Оклахоме, где на них устанавливалось электронное оборудование. С мая 1945 года завод в Мариетте поставлял уже полностью укомплектованные бомбардировщики.

Самолеты В-29В имели и другие особенности. Например, они получили капоты мотогондол несколько измененной формы, а также новые обтекатели турбо-наддува. С самолетов убрали ручную систему регулировки режима работы двигателя, оставив один автомат. С самолетов также убрали целевой адаптер AN/ ARR-1, радиоальтиметр SCR-718, запрашивающий передатчик SCR-729, некоторые узлы радиостанции SCR-274N, всю хвостовую станцию типа «Рейвен», измеритель частот, антенны и кабели, а также радар AN/APQ-13. Антистатические предохранители изменили, придав им более благородную аэродинамику. С самолета сняли все, что оказалось бесполезным на фронте, стараясь уменьшить массу машины. В список убранного оборудования вошли все сигнальные устройства G-1, предупреждающие огни, регулятор подачи кислорода к месту хвостового стрелка, кушетки для отдыха экипажа, ремни безопасности на вспомогательных местах экипажа, столик бомбардира, оптический определитель сноса В-5, ящики со схемой электрического оборудования самолета, диагональную фотокамеру, а также резиновые пневматические антиобледенители на крыле и хвостовом оперении.

Но сильнее всего сократилось вооружение и бронирование самолета. Убрали обе верхние и обе нижние фюзеляжные башни, всю сложную систему дистанционного управления огнем, а также 20-мм пушку. Отказались почти от всего бронирования, исключая только бронестекло перед креслами пилотов и бронестекла кабины хвостового стрелка. Убрали также все противоосколочные переборки (flak curtains), исключая дюралевую плиту за креслами пилотов. Отверстия для башенок закрыли плоскими заглушками. Также закрыли отверстия для башенок, где находились стрелки. В хвосте установили третий 12,7-мм пулемет. В тыльной части фюзеляжа имелись окна, через которые вручную можно было стрелять из пулемета. Хвостовую огневую точку оборудовали радарным прицелом AN/APG-15, а также системой определения «свой-чужой» типа «Элла». Радар AN/APG-15 значительно повышал вероятность раннего обнаружения истребителей противника, атакующих бомбардировщики с задней полусферы.