En mai 1934, l'armée américaine publia les conditions dans lesquelles elle devait répondre au bombardier multimoteur moderne dont elle avait besoin. Il fallait qu'il puisse emporter jusqu'à 907 kg de bombes sur un parcours de 1640 à 3540 km, tout en maintenant une vitesse de 322 à 402 km/h. Alors que, selon l'US Army, le terme multimoteur signifiait qu'il devait y avoir plus d'un moteur, Boeing invité à présenter son concept adopta l'utilisation de quatre moteurs pour le Boeing 299 (désigné plus tard B-17). Les travaux sur la machine commencèrent à la mi-juin 1934. Le 28 juillet 1935, le Boeing 299 décolle pour son premier vol.
 
Elle s'est déroulée sur un parcours de 3 380 km avec une vitesse moyenne de 406 km/h. La nouvelle des résultats positifs des tests a rendu Boeing optimiste. La nouvelle la plus amère fut reçue que le 30 octobre 1935, le prototype s'était écrasé lors du décollage. L'étude des causes du crash a révélé que le décollage s'est déroulé avec le système de contrôle bloqué (procédure normale lorsque l'avion était à l'arrêt).