B-52 Stratofortress má maximální kapacitu paliva 316 000 liber (143 000 kg). Toto palivo je skladováno v osmi vnitřních palivových nádržích a čtyřech externích palivových nádržích. Vnitřní palivové nádrže jsou umístěny v křídlech a trupu letadla, zatímco vnější palivové nádrže jsou namontovány pod křídly. B-52 může také nést až 27 000 liber (12 200 kg) dalšího paliva ve dvou externích palivových nádržích, které lze namontovat na konce křídel.
Kapacita paliva B-52 mu dává velký dolet a výdrž. Letoun může létat až 12 hodin bez doplňování paliva a může překonat vzdálenost až 8 800 mil (14 160 km). Tento dolet a odolnost činí z B-52 cenný přínos pro bombardovací mise na dlouhé vzdálenosti.
