Les bombardiers lourds sont des bombardiers capables de livrer la plus grande charge utile d'armes air-sol (généralement des bombes) et la plus longue portée (du décollage à l'atterrissage) de leur époque. Les bombardiers lourds archétypaux ont donc généralement été parmi les avions militaires les plus gros et les plus puissants à tout moment. Dans la seconde moitié du 20e siècle, les bombardiers lourds ont été largement remplacés par des bombardiers stratégiques, qui étaient souvent de plus petite taille, mais avaient des portées beaucoup plus longues et étaient capables de lancer des bombes nucléaires.

En raison des progrès de la conception et de l'ingénierie des aéronefs - en particulier dans les groupes motopropulseurs et l'aérodynamique - la taille des charges utiles transportées par les bombardiers lourds a augmenté à des taux supérieurs à l'augmentation de la taille de leurs cellules. Les plus gros bombardiers de la Première Guerre mondiale, les avions à quatre moteurs construits par la société Sikorsky en Union soviétique (aujourd'hui la Russie), pouvaient transporter une charge utile allant jusqu'à 4 400 livres (2 000 kg) de bombes. Au milieu de la Seconde Guerre mondiale, même un chasseur-bombardier monomoteur pouvait transporter une charge de bombes de 2 000 livres (910 kg), et ces avions prenaient le relais des bombardiers de zone et des bombardiers moyens dans le rôle de bombardement stratégique. des charges utiles encore plus importantes vers des cibles à des milliers de kilomètres Par exemple, l'Avro Lancaster (introduit en 1942) livrait régulièrement des charges utiles de 14 000 livres (6 400 kg) (et parfois jusqu'à 22 000 livres (10 000 kg)) et avait une autonomie de 2 530 milles (4 070 km). Le B-29 (1944) livrait des charges utiles supérieures à 20 000 livres (9 100 kg) et avait une autonomie de 3 250 miles (5 230 km). À la fin des années 1950, le Boeing B-52 Stratofortress à réaction, se déplaçant à des vitesses allant jusqu'à 650 miles par heure (1 050 km/h) (comme plus d'e un double de celui d'un Lancaster), pouvait livrer une charge utile de 70 000 livres (32 000 kg), sur un rayon de combat de 4 480 milles (7 210 km).

Pendant la Seconde Guerre mondiale, les techniques de production de masse ont rendu disponibles de gros bombardiers lourds à longue portée en quantités telles qu'elles ont permis de développer et d'employer des campagnes de bombardement stratégique. Cela a culminé en août 1945, lorsque des B-29 de l'armée de l'air américaine ont largué des bombes atomiques sur Hiroshima et Nagasaki au Japon.

L'arrivée des armes nucléaires et des missiles guidés a définitivement changé la nature et la stratégie de l'aviation militaire. Après les années 1950, les missiles balistiques intercontinentaux et les sous-marins de missiles balistiques ont commencé à remplacer les bombardiers lourds dans le rôle nucléaire stratégique. Parallèlement à l'émergence de munitions à guidage de précision ("bombes intelligentes") et de missiles à armement nucléaire plus précis, qui pouvaient être transportés et lancés par des avions plus petits, ces progrès technologiques ont éclipsé le rôle autrefois central du bombardier lourd dans la guerre stratégique à la fin 20ième siècle. Des bombardiers lourds ont néanmoins été utilisés pour livrer des armes conventionnelles dans plusieurs conflits régionaux depuis la Seconde Guerre mondiale (par exemple, les B-52 pendant la guerre du Vietnam).

Les bombardiers lourds ne sont désormais exploités que par les forces aériennes des États-Unis, de la Russie et de la Chine. Ils servent à la fois dans des rôles de bombardement stratégique et tactique.