15 listopada 1941 roku lotnictwo zamówiło w wytwórni Consolidated dwa prototypy bombowca oznaczonego XB-36, z terminem wykonania na 1944 rok. Konkurowały z nim projekty Boeinga (Model 384 i 385) na bazie powiększonego samolotu B-29, ale przegrały w konkursie, a projekt Douglasa Model 423 został odrzucony na wczesnym etapie z uwagi na zbyt mały zasięg. Pracami kierował główny konstruktor zakładów Isaac Machlin „Max” Ladon, a na czele zespołu projektowego stał Harry Sutton. Pierwszy model samolotu przebadano w tunelu aerodynamicznym w 1942 roku. Od połowy 1942 roku prace konstrukcyjne przeniesiono z siedziby firmy w San Diego do nowych zakładów w Fort Worth. Podczas prac między innymi nadano skrzydłom wraz z gondolami silnikowymi skos 3° dla polepszenia stateczności wzdłużnej oraz zamieniono usterzenie podwójne na lżejsze pojedyncze. Dla zmniejszenia masy zastosowano też nowatorskie rozwiązania, jak mocowanie części blach duralowych za pomocą klejenia. Jeszcze w toku prac projektowych 23 sierpnia 1943 roku lotnictwo zamówiło w firmie, przekształconej w tym czasie w Consolidated Vultee (w skrócie Convair), 100 samolotów B-36. Prace utraciły jednak priorytet w związku z pomyślnym tokiem wojny.