自從飛機被髮明之初，人們就開始琢磨如何給飛機空中加油了。性能再好的飛機，航程及滯空時間都受制於燃料的數量。早期，空中加油都是由飛行員手工操作的，危險性不亞於表演雜技；隨著科技的進步，空中加油的方式也在不斷完善，到了上世紀40年代，美英兩國先後研製出伸縮式加油技術，加油機開始在空中嶄露頭角，甚至成為決定戰爭成敗的關鍵因素。
在第三次中東戰爭期間，空中加油機的應用幫助以色列打了一場漂亮的閃擊戰，成為戰爭史上的典範。當時，阿拉伯國家大兵壓境，以色列敵我力量懸殊，形勢對以色列極為不利。在這種情況下，1965年6月5日，以色列國防部長達揚發動了一場奇襲，出動了以軍幾乎全部空軍，兵分兩路直赴埃及，一部分飛入紅海，另一部分橫穿地中海，經過空中加油，低空飛行避開雷達偵測，出其不意地出現在埃及領空。埃及空軍的戰機還沒來得及升空，就遭到了毀滅性打擊，被摧毀在了機場上。
在這之後的歷次戰爭中，都有空中加油機的身影出現，各國發展空中加油技術的步伐也從未停歇。截至2017年，全球共有692架空中加油機，美國就擁有512架，獨佔鰲頭。我國早在上世紀九十年代開始，就將轟-6轟炸機改裝為轟油-6空中加油機，但改裝後的飛機輸油量不足20噸，而且轟油-6低空低速飛行時穩定性極差，對飛行員的技術是不小的考驗。後來我國進口的伊爾-78空中加油機，最大加油量也只有65噸，處境十分尷尬，無法和美國的KC10那樣的大型空中加油機相媲美，遠遠不能滿足中國空軍的需要，直接制約了中國空軍遠程作戰的能力。
其實，加油機本身的技術難度並不大，問題在於沒有大型飛機作為加油機平臺。西方國家通常以寬體雙發客機作為加油機平臺，俄羅斯則以軍用運輸機為平臺改裝，兩種方式各有優劣。
後來隨著運20的服役，我國空中戰略投送能力實現了重大的突破，中國發展自己的大型空中加油機不再是難題。據官方猜測，運-20改裝後的加油機可搭載70噸油料，堪稱“空中奶媽”，可在複雜氣象條件下執行長距離的運輸任務，並能在惡劣條件下起降，滿足6至8架殲-11或殲-20戰機的空中機油需要，此外，轟-6N、蘇-35、空警-500等系列戰機，都需要運油-20來保障遠程作戰能力，一旦正式服役，將大幅提升戰機的空中續航能力，提高戰機的有效載荷，使其能夠執行遠超飛機作戰半徑的任務，作戰距離可輕鬆覆蓋至第二島鏈以外的目標，有報道指出，“我國如果裝備一支20架以上的運油-20機群時，甚至能在第二島鏈內外不懼任何對手！”
隨著中國戰略空軍的建設，大型加油機、戰略運輸機、預警機等裝備也在不斷髮展壯大，大國空軍的夢想即將成為現實！
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