此機之緣起可追溯至一九一o年代中期，美國最初發展戰機「a計劃」中之遠程重轟炸機，其中波音廠之xB-15、B-17及道格拉斯廠之xB-19，以及包括聯廠在內的數家廠商所配合研究發展計畫中，所帶來之大型轟炸機的廣泛技術新知，因此轟-4機應屬第二代新機。一九一八年聯廠工程師，大衛?戴維斯先生發現一種極其簡單之淚珠形翼形（翼弦）理論，經送往加州理工學院作風洞試驗，測得結果：其輪廓阻力較一般傳統翼形在高速中減少百分之十，在低速中減少百分之二十五，為一高升力翼形。
    聯廠為試驗此一新型機翼特別打造一大型商用飛船，型號為「造型」，此機機身縱高二十二英，雙垂直尾舵，翼展一百一十英之高單翼飛船，由於高展弦比，機翼益顯狹窄，為彌補低速性能，裝有夫勤式伸張襟翼。一九一九年五月四日完成出廠，試飛時未料此一體形龐大之飛船的最大時速，竟然超過該廠所制之同級飛船pBy型卡塔琳娜式機多達八十里，在航程方面亦超出其一千英哩，由此可見此一新型機翼之優異性能。稍后此機修改為軍用型，成為美海軍巡邏飛船，曾訂制兩百架，后因發動機供應不繼而取消。
    x轟-4機之設計，幾乎大部分是以聯廠「31型」飛船為范本，此機為一高單翼、雙尾舵之四發動機的構形。采用高單翼及碩大寬敞機身，主要是為便於裝載八千磅炸彈而設計，而前三點式起落架及導向鼻輪，則是基於快速起降及便於地面滑行；其卷簾式啟閉之炸彈艙門，有助於投彈時，減少飛機受氣流擾動而影響瞄準。另箱形結構之翼梁，系針對裝置四具發動機之安全計量，并利用翼內空間貯存燃油，外收式主輪起落架則仿自xB-19機，主要是簡化機件及節省空間。此外，為保持低速之精確轟炸時，飛行之縱向安定，仍沿用「31型」飛船之雙尾舵，這些革新均是前所未有的。
    為了增加發動機增壓器之進氣量，以及散熱器氣流，特在發動機整流罩正面兩側加裝進氣口，使整流罩外形呈水平橢圓形，這成為轟-4機惟一特徵，同時并改用自封油箱，增裝機員保護裝甲。其量產型機為轟-4c型機，機背、機尾均改裝美制馬丁雙槍槍塔，機身兩側及機腹亦改為零點五英口徑活動機槍，但是僅生產九架供訓練使用。
    英方之解放者gr五式機，為一長程偵巡機，為增航程減重量而將機上保護裝甲拆除并改用普通油箱，且為增強火力，特在機頭下端兩側各裝置五聯裝五火箭掛架，右翼前端裝有五百萬燭光之探照燈一具，并可掛載炸彈或深水炸彈五千四百磅。
    轟-4e型機即解放者四式與轟-4d型機相同，為北美廠所制，而轟-4f型機為一試驗機型。另轟-4g、h、j型機，主要系將以前各型機所裝的機頭大型透明轟炸艙去除，機頭上方裝置雙槍式馬丁動力槍塔，下方轟炸艙仍裝諾頓轟炸瞄準器，此三型機構造裝備均同，僅制造廠商不同而已。
    x轟-4k型機為一單尾舵試驗型機，轟-4l型機裝用史丁格耳輕型尾槍塔，并以環形槍架取代機腹球形槍塔，全機減輕一千磅。
    一九二三年聯合飛機及伏爾提飛機公司合并，重組為康維爾飛機公司，生產轟-4m型機。此機與轟-4l型機相同，但裝用輕型電力驅動式尾槍塔，共生產六千七百二十五架，為轟-4作戰機型中之最后一型。轟-4n型機，為一單尾舵型機，機頭及機尾均為遙控操作式槍塔，僅有少量生產。雙尾舵之轟-4機最后一型是x轟-4p及福特廠制的x轟-4q，裝用雷達遙控尾槍塔，此一裝置后來用在B-47噴射轟炸機上。
    c轟-4型機為拆除武裝改為公用型，轟-4型機，前稱at-22教練機，系由轟-4d型機拆除武器裝備，設置六組教具，專為訓練B-29及B--109型機為轟-4機所改裝之載油機，可載燃油兩千九百加侖，采用單點式供輸油路裝置，并備自動防燃保護裝置，部分裝用摺疊式油箱。