26 февраля 1952 г. ВВС издали дополнение к GORSAB-51, известное как «Директива №34». В ней говорилось, что быстрое принятие на вооружение самолета, способного одинаково хорошо летать на больших и малых высотах, нереалистично. Поэтому ВВС отказываются от маловысотного варианта использования самолета. Кроме того, в документе полностью отвергалась идея «паразитного», т.е. подвесного бомбардировщика. Важным дополнением стало указание на то, что планер, РЭО, наземные средства обслуживания и вооружение самолета должны разрабатываться одновременно, превращая бомбардировщик в единый комплекс вооружения.
На первом этапе конкурса «Конвэр» и «Боинг» должны были разработать детальные проекты и построить макеты самолетов МХ-1626 и MX-1712 в натуральную величину. После чего в феврале-марте 1953 г. военные обязались определить победителя. ВВС перезаключили контракты с фирмами, и теперь проекты получили названия МХ-1964 и МХ-1965, а бомбардировщики – военные обозначения В-58 и В-59. Но дальнейшее развитие событий показало, что финансировать оба дорогостоящих проекта для ВВС оказалось затруднительно. По этой причине к марту 1952 г. работы «Конвэра» пришлось заморозить, и проект МХ-1964 оказался под угрозой закрытия. Улучшения финансового положения в следующем году не предвиделось, и летом 1952 г. военные приняли решение определить победителя конкурса еще до постройки макетов. Начальник штаба ВВС генерал Хойт Ванденберг (Hoyt S. Vandenberg) и Совет ВВС выбрали В-58. Генерал Кертис Лемей, командующий САК, напротив, был сторонником больших самолетов и тяготел к проекту В-59. Точку в разгоревшемся споре поставил Райтовский центр развития ВВС (Wright Air Development Center), рекомендовавший к принятию на вооружение самолет «Конвэр». 2 декабря 1952 г. был утвержден график поставок серийных самолетов, согласно которому ВВС приобретали 244 машины в течение ближайших четырех лет и формировали из них пять авиакрыльев.
Интересной особенностью программы стало отсутствие этапа постройки и испытаний опытных образцов, фирма сразу строила серию из 30 самолетов. Такую методику американцы называли «Кук-Краги» в честь генералов Лоуренса Краги и Орвела Кука (Laurence С. Craigie, Orval R. Cook), разработавших в конце 1940 г. теоретические основы метода быстрого принятия самолетов на вооружение. По мнению руководства Материального Командования, этот подход был рискованным, но если у заказчика имелась уверенность в успехе, то он считался оправданным. Принцип «Кук-Краги» уже использовался при постройке истребителя-перехватчика F-102. Общая концепция В-58 повторяла аэродинамическую схему этой машины, поэтому особых трудностей не ожидалось.
12 февраля 1953 г. началась детальная разработка проекта. Через месяц было одобрено треугольное крыло со стреловидностью по передней кромке 60° и задней – минус 10°. Для бомбардировщика выбрали четыре турбореактивных форсажных двигателя J79, причем два из них закреплялись под крылом и два – на его верхней поверхности. Фюзеляж состоял из двух частей, верхней и нижней. Нижняя часть, в которой находилась РЛС, была сбрасываемой и выдавалась далеко вперед, закрывая собой нос верхней части. Из-за этого на ней пришлось ставить отдельную «взлетную» опору шасси. «Посадочная» опора крепилась к верхней части. Эта схема получила название «Конфигурация I».
Когда начались продувки моделей В-58 в аэродинамической трубе, выяснилось, что первоначальные оценки характеристик самолета были слишком оптимистичными, т.к. на околозвуковых скоростях наблюдался значительный непредвиденный рост лобового сопротивления. В это же время «Конвэр» получила проблемы со своим перехватчиком F-102, который не мог превысить скорость звука в горизонтальном полете. Спасение обеих программ пришло вместе с применением «правила площадей», разработанного инженером NACA Ричардом Уиткомбом (Richard Т. Whitcomb). На основе этого правила была создана «Конфигурация II», которая все еще состояла из двух частей, но фюзеляж В-58 приобрел изящную, обжатую по бокам форму, а двигатели были объединены попарно в два пакета.