战略轰炸是一种用于总体战的军事战略。目的是摧毁国家发动与持续进行战争的各项能力，包括物质与心理层面。战略轰炸是有系统的组织与执行的空中攻击。战略轰炸本身与执行轰炸的战术面向不同。轰炸的目标着重在战略目标的达成为主。战术面向考虑的是轰炸机、导弹等等攻击既定的目标时的细节问题。
战术轰炸与战略轰炸很容易混淆。战略轰炸通常攻击工厂，交通路线，原料生产与储存设施和都市等后勤单位，战术轰炸则以部队，指挥管制设施，机场，弹药库等等与作战直接相关的军事目标为主，规模也不会大。战略轰炸机体型比较大，航程较长，战术轰炸机则较小。即使是战略轰炸，前往目标以及投弹的动作也是属于战术。差异不在所用的飞机或是所选的目标，而是攻击的目的。战术轰炸主要着眼于和前线作战有直接相关的目标，战略轰炸则是为了伤害国家发动与维持战争进行的能力。从历史脉落来看战略轰炸属于总体战，在全面战争爆发后才会使用。
战略轰炸的使用在二战极具争议性，在精确导引武器发明前，战略轰炸的性质是不分军事民间目标，因此经常被指责为战争罪行。
战略轰炸的执行方式分成两种：
虽然在一次世界大战时期，尚未有相关的理论出现，当时的飞机的性能也难以担任这种任务。不过德国曾经以大型轰炸机与飞船对英国的城市进行轰炸。这个经验使得英国对于夜间战斗机与相关拦截手段的开发比其他国家注意，也是最早将雷达使用在拦截空中目标的作用上。
1931年10月8日，日本关东军从东北军缴获的5架轰炸机在锦州上空投弹，6架侦察机也挂载了装有每组4颗25kg炸弹的吊袋，靠目视投下。石原莞尔乘轰炸机视察战果。这次由11架战机投下1.8吨炸弹的打击，是人类战争史上首次战略轰炸行为。因为日本缺乏投弹瞄准装置，除了直接命中东北交通大学之外，其他炸弹落入了锦州市居民区。1931年10月10日，美、英、法、意、西等国驻日大使，对日本政府提出抗议，国联理事会专门讨论了锦州轰炸的问题，劝告日本尽快撤退。
1932年1月29日，淞沪抗战的第二天，日本海军航空兵出动水上侦察机空袭上海北站和商务印书馆。2月5日，赤城号和加贺号航母出动41架攻击机及26架战斗机，对上海市区有组织有预谋的无差别轰炸。目击了这次空袭的埃德加·斯诺在他的第一本著作《远东前线》中写道：
除投下高性能的航空炸弹外，还投下了许多50磅至100磅的硫磺燃烧弹，这些炸弹在市民密集的地区，立刻爆了开来。这次空袭没有预报，市民躲避不及，几十人有的被炸得血肉横飞，有的被熊熊的大火活活地烧死。
1937年4月26日，发生了德国空军秃鹰军团无差别轰炸三小时西班牙北部巴斯克城镇格尔尼卡的事件。
1937年8月15日，日军进行了人类战争史上首次跨海战略轰炸，26架九六式陆攻从长崎起飞，轰炸南京；另有14架九六式从台北起飞，对南昌进行轰炸。9月20日，第三舰队司令官长谷川清中将通过领事馆向南京平民发布撤离通知，正式宣布无区别轰炸。
1938年12月2日，裕仁天皇下令对重庆进行包括使用毒气弹在内的战略轰炸。由海航第一飞行团长寺仓正三少将执行。1939年5月3日，日军13、14航空队两批共45架九六陆攻对重庆进行轰炸。日本损失了两架攻击机，投弹166颗，摧毁了千余栋民房，死伤超过千人。第二天，剩余的27架日本攻击机对重庆人口密集的下半城人口密集的商业区投下126颗燃烧弹，造成了五千余人伤亡，近四千栋建筑物被毁。
二次世界大战期间将战略轰炸的理论作了一次初步的验证和实践。包括英国、日本、德国、与美国都曾经对交战的对手国家进行战略轰炸的任务。英国首相张伯伦曾经在下院发出声明：别的国家无论怎样走极端，我国政府也决不单为恐怖主义去残酷地虐杀妇女儿童等一般市民。但战时首相丘吉尔推翻了这一原则，选择了对德国市区的无差别轰炸。1940年5月，丘吉尔在就职演说：“不惜一切代价去争取胜利，无论多么恐怖也要争取胜利，无论道路多么遥远艰难，也要争取胜利。”经过丘吉尔的科学顾问弗雷德里克·林德曼对战略无差别地域轰炸效果能力的统计计算，丘吉尔就职第二天，就派出英军轰炸机对德国符腾堡进行无差别战略轰炸。9月4日，希特勒公开发誓要以作为最后手段的无区别轰炸回应丘吉尔的战略无差别大轰炸。
上述国家都是以杜黑的理论做为建军的依据，不过实际上的发展却有相当多的差别。各国在装备与执行手段上都是从摸索的阶段逐渐展开，也重复犯下其他国家曾经有的错误。
二次世界大战之前各国对于战略轰炸需要的机型大小，数量，炸弹的威力以及数量都有很大的误解，纳粹执政之后的德国空军在战略轰炸的思想上，甚至认为德国的社会结构比英国或者是法国更能够忍受战略轰炸带来的破坏和压力。此外，根据杜黑的理论而来的轰炸机能够通过一切防御的想法，以及轰炸机的速度在战前一度的确比战斗机稍有优势的错觉，加上与自卫火力有关的设备发展仍在初期阶段，1930年代的战略轰炸机普遍以双发动机为主，防卫火力以步枪口径的机枪，以人力控制为主，在行动上不认为轰炸机需要战斗机提供护航。
战争开始之后的经验，尤其是来自于欧洲战场的教训显示战前的发展出现严重的误差：
基于这些经验与教训，各国开始设计与生产更大的轰炸机，增加与改良现有机型的自卫火力，提供战斗机远程护航，使用威力更大的炸弹与更多的出击架数，并改成以重工业（军事工业）基地及交通线为主要压制对象。其中的发展又以英国和美国最为积极，并在终战之时发展出了大型长程战略轰炸机。二次世界大战时期的战略轰炸主要发生在以下的交战对象上：
1942年3月28日，哈利斯命令英国战略空军对吕贝克进行战略地域轰炸，234架轰炸机投下了300吨炸弹，其中1/2为燃烧弹，将吕贝克80%的地域烧毁，都市运作陷入瘫痪。这次轰炸的成功，几乎实现了杜黑宣扬的“无须重复轰炸，一次出动务必摧毁一个目标”的理想，由此也产生了一个词语【吕贝克化】，意为一次性将一座城市摧毁殆尽。
哈利斯的进一步计划是一次出动1000架轰炸机，装载2/3燃烧弹。1942年5月30日，英国战略空军在98分钟内，向科隆投下了近1500吨炸弹，摧毁了一万八千多座房屋。随后这种轰炸对埃森和不莱梅。原本坚持精确战术轰炸论的美国陆军航空兵司令亨利·阿诺德及第八航空队轰炸机司令艾伦·伊卡准将，也在丘吉尔和哈利斯的面前，转变了自己的态度。 1943年卡萨布兰卡会议，罗斯福同意英军进行夜间无差别轰炸，美军进行日间精确轰炸。随后，坚持精确轰炸的艾伦·伊卡被调往地中海战区，而无差别战略轰炸的支持者卡尔·斯帕茨、詹姆斯·杜立特、柯蒂斯·李梅成为美国航空兵的领导者，发展了日后对汉堡和德累斯顿的轰炸。
参见重庆大轰炸。
参见不列颠空战。