1952年2月1日，康维尔的项目代号改为MX-1964，而波音的项目代号则改为MX-1965。6月，康维尔宣布，公司已经改变了新机的发动机布局，即将发动机安装在翼下的吊舱内，发动机的数量由发动机的型号决定。1952年夏，怀特空军发展中心宣布将提前开始对两个项目进行选择，空军参谋长联席会议主席霍伊特·S·范登堡将军看好康维尔的方案，1952年12月2日，范登堡将军正式宣布，康维尔的MX-1964方案胜出，并且将赋予美军轰炸机编号B-58。空军将在未来购买244架B/RB-58。1953年2月12日，空军支付了XB-58第一阶段工程发展所需的经费，3月20日，空军表示可以接受康维尔提出的60度后掠角和机翼后缘10度前掠设计方案，采用了四台通用电气的J79发动机，其中两台位于机翼下方，两台则位于机翼上表面。采用了三名机组成员，机上装备了一门30毫米的机炮作为防卫武器。

此时在NACA(国家航空咨询委员会，国家航空航天局的前身)和怀特空军发展中心的风洞中进行的风洞测试又让美国空军和康维尔决定将4台发动机安装在机翼的吊舱下，类似于B-47，风洞测试显示这种布局能够降低飞机重量，而且便于发动机的维修。1954年8月，B-58最终的构形选定，4台发动机被安装在单独的发动机吊舱内，全部燃油装载在机身内部和吊舱内，取消副油箱，同时尾翼面积增加至14.84米2。首批制造30架用于试验和评估，其中前18架将用于装备普·惠公司的J57发动机，而剩余的12架则采用通用电气公司的J79-GE-1发动机。在战略空军司令部内，许多人对B-58又不满，甚至将B-58挤出正在筹备的第51轰炸机联队，而许多原先对B-58非常热心的支持者也怀疑最后的B-58构形是否能满足空军最早提出的作战要求，不过此时空军已经为B-58支付了2亿美元，无论结局怎么样，不生产B-58是不行了，1955年12月，美国空军和康维尔签订了最后的生产合同，合同号AF33(600)-32841，美军订购了13架B-58和31个吊舱。

B-58的机身为半硬壳式结构，采用标准舱段，第1到5舱为机组舱室，第6到19舱为燃油舱，在燃油舱中有专门的两个舱(8和9)为导航系统，第19舱以后为减速伞和电子设备舱。机组成员包括一名飞行员，一名导航员兼投弹手，另外还有一名防御系统操作手，全部坐在串列式座舱内，虽然这三个舱形成了一个相连的加压舱室，但每个座舱都具有单独的氧气系统。飞行员的风挡由6块玻璃组成，飞行员可以在飞行途中观察到发动机和部分机身，另外两名机组成员可没这么幸运了，只有供观察用的小窗。

这里有必要提及B-58采用的特殊的弹射座椅，原先该机采用的是战略空军司令部提供的供战斗机使用的普通弹射座椅，但要知道，在2马赫的飞行速度下，高空的高速气流很轻易就能将飞行员拍成肉饼，而且在12000米的高空，大气的温度是零下55度，飞行员依靠这种普通的弹射座椅根本无法生存。位于科罗拉多州丹佛市的斯坦利航空公司提供了一种特殊的弹射座椅，即胶囊弹射座椅，这种座椅采用了可以折叠的类似于鸡蛋壳的全新保护方式。

胶囊弹射座椅在普通弹射座椅上加装了一层“外壳”，在正常飞行状态，保护壳向上收起，不会妨碍飞行员操作，在飞行员的膝盖下有一根专门的作动杆，在弹射时，这根作动杆会自动收起，迫使飞行员的大腿往上收，使飞行员在胶囊内呈蜷缩状。座椅内除了急救用的一些通信设备外，还有氧气罐，座椅上方有阀门用于座椅在降落到地面时和外界通气。在弹射时，飞行员拉下弹射手柄后，和飞行员身体相连的带子会立即将飞行员的手臂固定，同时作动杆收起，飞行员立即膝盖上举，大腿收回座椅内，然后飞行员胸部的带子会固定住飞行员，接着原先呈折叠状态的“鸡蛋壳”放下，并和座椅底座密闭，座椅底部的氧气筒开始供氧并提供压力，这些动作会在0.25秒钟内完成，然后弹射火箭点火，胶囊弹射出座舱。

然后坐椅上的降落伞自动打开，如果不幸降落在水面上，胶囊附带的气囊还会自动充气。当然，如果是由于座舱压力过低或者有毒气体泄漏等原因造成的座椅封闭，弹射火箭是不会被点燃的，因为飞行员的座椅外壳上有观察窗，飞行员可以通过座椅内的操纵杆进行一些简单的操作来控制飞机。

这一弹射座椅系统在当时无疑是十分先进的，即便放在今天，也是极为特别的一个设计。但是该系统也存在着较为明显的缺陷，首先是整个系统重量和体积都较大，其次是工作过程复杂，可靠性相对而言并不高，容易出现故障。之所以还要采用这一系统，主要是因为当时还没有很好的解决高速弹射救生的办法，只好使用保护胶囊这个复杂的办法。到了第三代战斗机服役时，已经不再需要使用胶囊了。

J79是一种轴流式发动机，有17级压缩机，三级涡轮，通过改变为喷口的面积来控制推力的大小和燃油的消耗率，这种方式还能够保护发动机，防止发动机过热。发动机进气道为复激波式，带有调整锥，进气道前端能够根据发动机工作状况自动控制吊舱进气道的大小，以实现对空气流量的控制。B-58的燃油系统相当的复杂，JP-4航空煤油存储在4个整体油箱中和机腹的吊舱中，其中机身总可以存储燃油4172加仑(1加仑和4.546升)，吊舱中可以存储3885加仑燃油。

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