Hơn một phần ba những chiếc B-36 là phiên bản trinh sát hình ảnh, được đặt tên là RB-36. Trước khi có sự phát triển chiếc Lockheed U-2, RB-36 là máy bay trinh sát hình ảnh chủ yếu của Hoa Kỳ trên lãnh thổ đối phương. Nó là máy bay Mỹ duy nhất có tầm bay xa đủ để bay đến châu Á từ các căn cứ tại Hoa Kỳ, và có kích thước đủ lớn để mang những máy ảnh độ phân giải cao cồng kềnh thời đó. Chiếc RB-36 thực hiện một số phi vụ trinh sát hình ảnh hiếm khi được biết đến, và được dự đoán là đã từng nhiều lần xâm nhập không phận nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa (và có thể cả Liên Bang Xô Viết).

Chiếc RB-36 khá phù hợp cho các nhiệm vụ trinh sát hình ảnh. Trần bay cao làm cho nó rất khó bị đánh chặn, và trữ lượng nhiên liệu cho phép nó bay được đến 50 giờ. Chiếc RB-36 có một khoang điều áp dành cho đội chụp ảnh gồm bảy thành viên, được bố trí trong khoang bom trước. Khoang bom sau chứa các thùng nhiên liệu phụ trội. Máy ảnh trên chiếc RB-36 có thể chụp được những bức ảnh có độ phân giải rất cao: ảnh chụp một sân golf từ độ cao 12.000 m (40.000 ft) nhận thấy được những trái banh golf. Những chiếc RB-36 phân biệt được nhờ màu nhôm trắng sáng của khoang máy ảnh (tương phản với màu xám đục của magnesium đối với phần thân còn lại) và một loạt các vòm radar phía dưới thân sau, các vòm radar này thường thay đổi về vị trí và số lượng.