B-2的研制过程是研制原子弹的“曼哈顿”工程之后美国保密程度最高的军事科研工程。1982年4月8日诺斯罗普公司购置了洛杉矶郊区的毕柯莱佛拉(PicoRivera)地区的一座闲置厂房，原属于福特汽车公司，随后将其改装成保密工厂，一个窗户都没有。军队与保安人员的24小时进行监控，保卫支出竟高达20亿美元。为防止苏联潜艇潜入加利福尼亚近海监听计算机软件系统发出的电磁辐射，毕柯莱佛拉的CAD／CAM(计算机辅助设计／辅助制造)终端装置所在的房间，都采用了特制金属板进行电磁屏蔽。每台计算机都装有特制的罩套，未经批准的人员无法看到荧幕。
关键岗位上的工人全部进行测谎试验，严防间谍与吸毒者。只有少数高级管理人员知道计划的细节，且监控更加严格。参与计划的诺斯罗普公司的一位副总裁的加拿大籍夫人被迫入籍美国。在远离厂区的地区注册了假公司，用于交接从转包商运来的部件。这些部件在深夜用无标记的卡车转运到毕柯莱佛拉。空军官员访问毕柯莱佛拉一律要换穿便服。更甚的是偌大的国会中只有8名议员知道此事。
外界首次得知B-2是在1988年4月20日，美国空军首次展示了一幅B-2飞机的不准确的手绘彩图，世界为之一震。同年11月22日，编号为A-V-1的B-2原型机终于“千呼万唤始出来”，一时成为美国公众争相一睹的怪物，世界各国的军事刊物也争相对它加以报道。这期间，它经历了军方进行的多次秘密试飞和严格检验，生产厂家不得不根据空军方面提出的种种意见和各种苛刻要求不断进行设计修改。83年研制计划的修改使B-2由高空突防变为低空突防轰炸机。1987年1月起，在KC-135上安装B-2的电子设备进行试飞。据计划6架B-2被指定用于研究发展的试验试飞，将进行3600小时的试飞。除第二架试验机外，剩余5架在完成试飞计划后将被改装成标准型进入服役。另外还制造了两架用于静力试验的机体。首架原型机1988年11月出厂，1989年7月首次进行了2小时20分的试飞。首架原型机主要进行气动及适航试飞；第二架原型机主要进行载荷试飞及扩大包线试飞，该机没有标准的隐身构形；第三、第四架原型机装有全套电子设备，主要进行电子设备、隐身及武器试飞；第五、第六架主要进行武器和实际服役试飞。在历时整整5年之后，1993年12月17日美国空军终于接收了第一架作战型的B-2A型飞机。1997年4月2日，首批6架B-2A隐身轰炸机正式服役。装备B-2的第1支部队是第509轰炸机联队的第393中队，已经装备了8架第20批的飞机，具备了初步作战能力。
B-2A轰炸机机身长21.03米，高5.18米，翼展52.43米，最大载弹量22680公斤。机上装有4台美国通用动力公司出产的F118-GE-100型涡扇发动机。飞机在空中不加油的情况下，作战航程可达1.2万千米，空中加油一次则可达1.8万千米。每次执行任务的空中飞行时间一般不少于10小时，美国空军称其具有“全球到达”和“全球摧毁”能力。
B-2A隐身性能出众，其雷达反射截面不到0.1平方米。隐身性能首先来自它的外型。B-2A外形光滑圆顺，毫无折皱，不易反射雷达波，驾驶舱呈圆弧状，照射到这里的雷达波会绕舱体外行“爬行”，而不会被反射回去。密封式玻璃舱罩呈一个斜面，且所有玻璃在制造时掺有金属粉末，使雷达波无法穿透舱体，造成反射。机翼后掠33度，使从上、下方向入射的雷达波无法反射或折射回雷达所在方向。机翼前缘的包覆物后部，有不规则蜂巢式空穴，可以吸收雷达波后方的探测雷达波无法反射回去。
