Le 17 novembre 1934, l'Armée de l'air émit ses spécifications pour un bombardier lourd moderne. Celui-ci devait compter plus sur sa vitesse et sur sa haute altitude que sur son armement défensif. Il devait emporter 5 membres d'équipage, atteindre la vitesse de 400 km/h et emporter 1200 kg de bombes à 700 km de distance. En septembre 1936, le développement de moteurs de 1000 ch aidant, la vitesse passa à 470 km/h et l'équipage fut réduit à 4 personnes. A terme, 984 exemplaires du bombardier B4 devaient être construits.
Pierre Mercier, un jeune ingénieur de Lioré & Olivier, fut chargé de concevoir un appareil répondant à ces spécifications. Celui-ci, baptisé LéO 45, était un bimoteur de construction entièrement métallique avec un fuselage monocoque. La traînée fut réduite au maximum et des soutes à bombes prenaient place dans la racine des ailes, afin de compléter la soute à bombes ventrale. Il disposait aussi de réservoirs auto-obturants. Le train d'atterrissage était entièrement rétractable, avec un mécanisme compliqué afin de réduire la taille des nacelles moteurs. Les hélices tournaient en sens contraire afin d'éliminer l'effet de couple.
Le bombardier prenait place dans un nez vitré. Derrière le pilote, l'opérateur radio pouvait se servir d'une MAC 1934 de 7,5 mm (500 cartouches) située dans une nacelle ventrale rétractable. Le mitrailleur de queue disposait d'un canon HS.404 de 20 mm (120 obus), plus puissant que les MG FF. Une autre MAC 1934 était située dans le nez (300 cartouches). Il pouvait emporter 7 bombes de 200 kg : dans ce cas, le carburant était limité à 1000 litres. Il emportait 3240 litres de carburant au total.