Khởi đầu Chiến tranh Lạnh, máy bay ném bom là phương cách duy nhất mang vũ khí hạt nhân xâm nhập mục tiêu và thực hiện nhiệm vụ răn đe. Với sự đe dọa của tên lửa có điều khiển, chúng chuyển sang các cách thức chiến đấu khác nhằm tránh bị đánh chặn. Tốc độ cao và trần bay cao là biện pháp tránh bị phát hiện và tấn công. Một số phi cơ như English Electric Canberra bay nhanh hơn cả các máy bay chiến đấu cùng thời. Khi tên lửa phòng không có thể với tới tầm cao, máy bay ném bom chuyển sang bay tầm thấp, tốc độ cao. Nhờ các loại bom hiện đại được thiết kế tự dẫn đường (không khác mấy với tên lửa có điều khiển), máy bay ném bom không cần phải bay trên đầu mục tiêu để thả bom. Thay vào đó, chúng có thể tấn công từ xa và nhanh chóng thoát khỏi tầm ảnh hưởng của sức nổ. Máy bay ném bom hạt nhân thường có vỏ kim loại đồng chất hoặc trắng sáng để tránh các hiệu ứng của vụ nổ hạt nhân.

Cùng trong thời gian này, vẫn còn nhu cầu ném bom quy ước trong các cuộc xung đột, ví dụ Chiến tranh Việt Nam và trong thời gian tình trạng khẩn cấp ở bán đảo Mã Lai (Malayan Emergency).

Việc phát triển các máy bay ném bom chiến lược cỡ lớn bị bế tắc cho đến gần cuối Chiến tranh Lạnh bởi chi phí gia tăng liên tục và sự ra đời của tên lửa đạn đạo liên lục địa, loại vũ khí có uy lực răn đe tương đương nhưng lại khó đánh chặn hơn. Chương trình máy bay XB-70 Valkyrie của Không quân Hoa Kỳ bị đình chỉ bởi lý do trên đầu thập niên 1960, và các loại máy bay B-1B Lancer, B-2 Spirit chỉ được đưa vào sử dụng sau khi giải quyết được các vấn đề về kỹ thuật và chính trị kéo dài. Chi phí cao còn có nghĩa là ít được chế tạo, những máy bay B-52 được thiết kế từ thập niên 1950 sẽ còn phải phục vụ tới thế kỷ 21. Tương tự, Liên Xô sử dụng máy bay tầm trung Tu-22M Blackfire trong thập niên 1970 vậy mà chương trình máy bay ném bom tốc độ 3 lần âm thanh (March 3) chỉ là con số không. Những chiếc Tu-160 Blackjack đạt tốc độ 2 lần âm thanh (Mach 2) của Nga chỉ được sản xuất với số lượng nhỏ, trong khi những chiếc Tu-16 và Tu-95 Bear ném bom tầm xa của thập kỷ 1950 sẽ vẫn được sử dụng trong thế kỷ 21 này. Cùng thời gian này, lực lượng không quân ném bom chiến lược của Anh gần như không còn tồn tại cùng với việc thải loại lực lượng V Bomber (chiếc cuối cùng chấm dứt hoạt động năm 1983). Quốc gia duy nhất khác vẫn tiếp tục xây dựng lực lượng ném bom chiến lược hiện nay là Cộng hòa nhân dân Trung Hoa với những chiếc Tu-16 Badgers do họ sản xuất. Hải quân Ấn Độ sử dụng loại 142 F, phiên bản của Tu-95 cho nhiệm vụ tuần tra biển. Những máy bay này có thể nhanh chóng chuyển sang thực hiện ném bom chiến lược.