KC―135加油機可以給各種性能不同的飛機加油。在加油時排除了讓受油者降低高度及速度的麻煩，既提高了加油安全性，也提高了受油機的任務效率。
它採用伸縮套管式空中加油系統，加油作業的調節距離5.8米，可以在上下54度、橫向30度的空間範圍內活動。更讓人驚奇的是，它可以同時給幾架戰鬥機加油。
當它僅用一個油箱加油時，每分鐘可以加油400加侖。前後油箱同時使用時，每分鐘可以加油800加侖。
KC-135空中加油機是美國波音公司在為美國空軍研製出C-135軍用運輸機基礎上改進而成發展而來的一種大型空中加油機。
C-135軍用運輸機是波音公司在波音707原型機367-80的基礎上發展而成的。
值得注意的是雖然C-135與波音707均是在367-80的基礎上發展而來，但經歷了不同的改進發展，所以軍用型號C-135 和民用型號707 完全不是一回事。兩者外型相似，但機身尺寸不盡相同。
KC-135空中加油機於1956年8月首次試飛，1957年正式裝備部隊。KC-135空中加油機的最初設計主要是為美國空軍的遠程戰略轟炸機進行空中加油，後來也可為美國空軍、海軍、海軍陸戰隊的各型戰機進行空中加油。
KC-135空中加油機主翼後掠角三十五度。機翼下裝有4臺噴氣式發動機，最初採用J57-P-59W渦輪噴氣發動機，單臺推力6236公斤，總推力24944公斤。機體可分上、下兩個部分。上半部一般作為貨艙，下半部幾乎全部是燃油艙，貨艙左舷配置一個大型貨艙門。機身後段是加油作業區。以KC-135E為例，可裝載約二十二萬七千五百磅的燃油，貨艙內最多能裝載八萬三千磅的貨物。
機組人員共有四至五名機組人員：正、副駕駛，領航員及空中加油操縱員，機上通常有第五名組員觀察員。加油操縱員的任務是完成加油機與受油機之間的聯絡、對接及控制加油量的工作。
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