Bomber B-52 dibangun dengan tujuan utama untuk menjadi penangkal nuklir andalan Angkatan Udara Amerika. Namun pesawat yang dijuluki Stratofortress ini tidak pernah melakukan misi tersebut dan misi tempur pertamanya sebagai pembom konvensional terjadi selama Perang Vietnam.
Terbang dengan sandi Operasi Arc Light, pembom strategis ini menunjukkan bukti menjadi sistem senjata nyata dan sangat fleksibel.
Tetapi seperti yang dijelaskan oleh Bill Yenne dalam bukunya B-52 Stratofortress The Complete History of the World’s Longest Serving and Best Known Bomber menyebutkan misi Arc Light pertama melawan empat batalyon Viet Cong, pada 18 Juni 1965 dengan menerbangkan 27 B-52F, hampir gagal karena dua pembom tabrakan di udara.
Insiden itu disebabkan oleh cuaca buruk, perencanaan yang buruk dan oleh keputusan keliru untuk menerbangkan seluruh misi dengan mematikan radio. Namun demikian setelah awal yang tidak menguntungkan ini, sorti Arc Light menjadi rutin dan mereka melihat Stratofortress melakukan misi dukungan taktis, mendukung Operasi Harvest Moon dari Korps Marinir Amerika dan operasi Kavaleri Pertama Angkatan Darat Amerika di Lembah Ia Drang.
Pada bulan Desember 1965, untuk menambah kemampuan membawa bom B-52, bomber ini dimodifiaski menjadi B-52D yang bisa membawa 84 bom konvensional seberat 500 pound di dalam perut pesawat dan 24 lagi pada bawah tiang.
Program modifikasi ini, dijuluki “Big Belly” (Perut Besar) membawa kapasitas pembawa bom dari B-52D hingga 60.000 pound, sebuah peningkatan yang sangat besar dibandingkan dengan 43.500 yang dibawa oleh B-52F. B-52D masuk medan perang Vietnam pada bulan-bulan pertama 1966.
Ciri khas B-52D adalah skema kamuflase Asia Tenggara yang baru terdiri dari tan ditambah dua warna hijau di sisi atasnya, sedangkan bagian bawah dan ekor vertikal dicat dengan gloss-black yang sama dengan B-52F.
Yang perlu diperhatikan adalah selama Operation Arc Light, Stratofortress memperoleh nama julukannya yang terkenal, menjadi “BUFF”, singkatan dari “Big Ugly Fat F * cker”, yang dalam lembar fakta resmi USAF lebih sopan diuraikan sebagai “Big Ugly Fat Fellow.”
Modifikasi ini meningkatkan efektivitas misi Arc Light: terbang terlalu tinggi untuk dilihat atau didengar, B-52 menjadi salah satu senjata yang paling ditakuti oleh Viet Cong. Sebuah klaim yang dikonfirmasi oleh Jenderal Westmoreland yang mengatakan bahwa “Kami tahu dari berbicara dengan banyak tahanan dan pembelot, bahwa pasukan musuh takut akan B-52, udara taktis, artileri, dan lapis baja dalam urutan itu.”
Lebih dari 5.000 misi Arc Light diterbangkan pada tahun 1966, dan jumlahnya hampir dua kali lipat pada tahun 1967, berkat penggunaan Pangkalan Udara Thailand seperti Pangkalan Angkatan Udara Udorn dan Lapangan Terbang Angkatan Laut U-Tapao yang mengurangi jarak dari Vietnam Selatan.
Namun misi Arc Light mencapai puncaknya pada tahun 1968 ketika 20.568 sorti diterbangkan. Pada tahun yang sama terjadi peristiwa paling terkenal di antara misi Arc Light, ketika B-52 digunakan untuk mendukung dan mempertahankan pasukan Amerika selama pengepungan Khe Sanh, pertempuran yang berkembang menjadi kampanye udara taktis terbesar dan paling signifikan yang belum terlihat di Asia Tenggara.
BUFF beroperasi sepanjang waktu, tiba di atas target dalam kelompok hingga enam setiap beberapa jam, dipandu oleh sistem Skyspot (sistem AN/MSQ-77 Ground Directed Bombing yang dilengkapi stasiun radar darat di seluruh negeri) yang mampu merevisi target mereka dengan pemberitahuan dua jam.
Selama operasi ini, kode yang bernama Niagara, B-52 menjatuhkan 75.631 ton bom di 2.707 sorti, dan hampir 600 di antaranya hanya berjarak 300 yard dari batas pasukan Amerika, tetapi tidak ada orang Amerika yang terkena.
Serangan-serangan ini membantu mematahkan pengepungan terhadap Khe Sanh dan memaksa Vietnam Utara untuk mundur. Sekali lagi seorang perwira Vietnam Utara yang ditangkap mengakui bahwa 75 persen resimennya telah disapu hanya dalam satu serangan B-52.
Pada tahun 1969, berdasarkan keinginan oleh pemerintahan Nixon untuk mengurangi perang, misi Arc Light mulai menurun dengan stabil dengan 19.498 sorti diterbangkan tahun itu, 15.103 pada tahun 1970 dan 12.552 pada tahun 1971. Namun potensi penuh dari B-52 diterapkan tahun berikutnya selama Operasi Linebacker II, serangan udara Natal yang mewakili kampanye pemboman terbesar yang dilakukan oleh Amerika di Vietnam Utara.