Zaprojektowany na przełomie lat 40. i 50. samolot szturmowy i bombowiec Martin XB-51 powstał w zaledwie dwóch prototypach. Mimo licznych zalet, samoloty te nigdy nie miały trafić do eksploatacji, a oba prototypy utracono w katastrofach.
W 1945 roku dowództwo USAF zleciło opracowanie projektu samolotu szturmowego o napędzie odrzutowym, który otrzymał oznaczenie XA-45. W toku prac projektowych prowadzonych w zakładach Glenn L. Martin Company koncepcja uległa jednak tak drastycznym zmianom, że ostatecznie oznaczenie zmieniono na XB-51, a sam samolot miał być bombowcem przystosowanym do działań szturmowych.
Prototyp samolotu ukończono w 1949 roku, a oblot miał miejsce 28 października. Maszyna wyróżniała się bardzo oryginalną konstrukcją i bryłą kadłuba. XB-51 miał 26 m długości, 16,2 m rozpiętości skrzydeł oraz maksymalną masę startową około 28 ton. Napęd zapewniały trzy silniki turboodrzutowe General Electric J47-GE-13, z których dwa zamontowano w gondolach po bokach kadłuba, a trzeci na grzbiecie przed statecznikiem pionowym.
Prędkość maksymalna wynosiła 1036 km/h a zasięg 1730 km. Uzbrojenie w docelowej konfiguracji miało składać się z 8 działek kalibru 20 mm w nosie z zapasem 1280 pocisków, 8 rakiet HVAR lub ładunku bomb o masie do 4720 kg, przenoszonych na węzłach podskrzydłowych lub w komorze bombowej na obrotowym magazynku.
Załogę stanowił pilot zajmujący miejsce w osłoniętym kroplową owiewką kokpicie, oraz operator systemu nawigacyjnego i kierowania uzbrojeniem SHORAN. Jego stanowisko znajdowało się w kadłubie, za kokpitem. Obaj dysponowali fotelami katapultowanymi projektu Martina.
Ważnym elementem konstrukcji były skrzydła o skosie 35° i ujemnym wzniosie, mogące wychylać się wokół osi okuć tylnego dźwigara co pozwalało na zmianę kąta zaklinowania względem kadłuba. Rozwiązanie to pozwalało na zmianę siły nośnej skrzydeł. Równie ciekawie rozwiązano podwozie, które składało się dwukołowych wózków pod kadłubem i małych kółek podpierających na końcach skrzydeł (ostatecznie rozwiązanie to okazało się problematyczne i uniemożliwiało korzystanie z lotnisk polowych).
W 1950 roku doświadczenia z działań w Korei sprawiły, że po raz kolejny zmieniono założenia dla samolotu. Martin XB-51 miał być następcą samolotów Douglas A-26 Invader. W rywalizacji o to miano startowały jeszcze samoloty Avro Canada CF-100 i English Electric Canberra. Chociaż XB-51 pod względem osiągów przewyższał wspomniane konstrukcje, w toku prób wyszły na jaw liczne wady konstrukcji, z których najważniejszymi była mała wytrzymałość konstrukcji na przeciążenia podczas lotu z maksymalnym ładunkiem, oraz niewielki zasięg.
W 1952 roku USAF odrzuciło projekt XB-51, ale Martin kontynuował próby samolotu. W ich trakcie testowano m.in. system RATO (Rocket Assisted Take Off) wykorzystujący 4 silniki rakietowe. Łącznie zbudowano dwa prototypy, które w toku prób uległy katastrofom. Pierwsza maszyna rozbiła się 9 maja 1952 roku, a druga 25 marca 1956 roku. Doświadczenie z prac nad XB-51 nie poszło jednak na marne, ponieważ wykorzystano je do dopracowania konstrukcji bombowca B-57 (licencyjnej odmiany Canberry)
