美国空军订购了100架B-1B，为此罗克韦尔在帕姆代尔建造了新厂房。总体上B-1B项目没有超时和超预算。首架B-1B（82-0001）大部分由手工组装，并使用了给第5架B-1A准备的零件。1984年9月4日该机下线，10月18日首飞，机组是罗克韦尔试飞员M·L·埃文森，L·B·施罗德中校、D·E·汉米尔顿上尉、S·A·亨利少校。首飞共持续3小时20分，随后降落在加州爱德华兹空军基地。1985年7月7日第二架飞机交付。在首飞后仅8个月，B-1B就被宣布可以交付战略空军司令部（SAC）。
最初B-1B都装备了SAC。1991年9月1日所有SACB-1B联队的名称从“轰炸机联队，重型”简化为“联队”，反映出SAC联队同时装备轰炸机和加油机的事实，所有B-1B中队的名称也从“轰炸中队，重型”简化为“轰炸中队”。随着冷战的结束，所有美国空军的轰炸机自1991年9月27日起开始停止核警报任务。1992年6月1日SAC解散，轰炸机部队全部移交给空战司令部（ACC）。ACC是SAC和战术空军司令部（TAC）的融合，负责操作美国空军的所有轰炸机和美国本土基地的战斗机、攻击机、侦察机以及战斗救援飞机。空中加油机和运输机则被划给个空中机动司令部（AMC）。
由于迫切的核威胁不复存在，美国空军的B-1B开始了多阶段常规任务升级项目（CMUP），以提高B-1B的常规任务和生存能力。在CMUP中，所有之前的B-1B都被定义成为核任务优化的“BlockA”。项目的第一阶段（BlockB）引入改进型合成孔径雷达和改进型AN/ALQ-161ADAS系统，降低了虚警率并改善了系统的整体可靠性。下一阶段是BlockC，赋予B-1B挂载各种集束炸弹（CBU）的能力，50架B-1B的炸弹模块经过改装后具有10个炸弹挂架，可挂载10枚454千克的CBU，每个弹舱内可安装一个模块。B-1B重新布置弹舱后还可挂载常规空射巡航导弹（CALCM），但这违反了第二阶段核裁军条约（STARTII）。
