El B-52H compartió con el B-52G los cambios de tripulación y estructura, pero incorporó la mejora más significativa de toda la familia: el cambio a motores turbofán Pratt & Whitney TF33-P-3, que pese a problemas iniciales de fiabilidad (corregidos en 1964 bajo el programa «Hot Fan») ofrecían mucho mejor rendimiento y consumo que los turborreactores J57. Se actualizaron las contramedidas electrónicas y la aviónica, se instaló un nuevo sistema de control de tiro y el armamento defensivo de cola pasó de ametralladoras a un cañón M61 Vulcan de 20 mm, retirado entre 1991 y 1994. Los últimos 18 aparatos se fabricaron con capacidad para el cohete de contramedidas ADR-8, después retroadaptado al resto de la flota G y H. Voló por primera vez el 10 de julio de 1960 y entró en servicio el 9 de mayo de 1961; es la única variante actualmente en uso. Se construyeron 102 unidades; el último B-52H, número de serie 61-40, salió de fábrica el 26 de octubre de 1962. Puede transportar hasta 32.000 kg de armamento mixto —bombas, minas y misiles—, incluido el misil de crucero nuclear AGM-86B en su papel nuclear y, en modo convencional, AGM-142, AGM-154, AGM-158, munición guiada JDAM y, en misiones marítimas, misiles antibuque Harpoon y minas navales Quickstrike; no transporta carga civil.