KC-135常被误认为是波音707客机，实际上，它与波音707采用相同的原型机，机身较波音707更小。
KC-135于1956年首飞，1957年定型量产，美国空军首批采购了250架，作为空中主力加油机。越南战争期间，在KC-135的支持下，F-105、F-4战斗机能够长时间投入空战，不必担心油料不足的问题。B-52轰炸机也可部署在远离前线的机场，避免被敌方地面火力偷袭等。一些油箱受损的飞机在得到燃油补给后，也能飞回机场降落。正因如此，KC-135广受好评，并推动了美国空军空中加油、远程打击作战方式的形成。
KC-135的最大载油量约90.7吨，其中补给燃油为68吨。该机采用硬管加油方式，加油时受油机不必降低高度和速度，提高了加油效率和安全性。另外，KC-135还可以为多架战斗机同时加油。
如今，KC-135“兵龄”接近70年。俗话说：人老病多，机老事多。据统计，美国空军维持KC-135机队正常运行的费用从2003年的22亿美元，已经涨到2017年的51亿美元。虽然老旧的KC-135让美国空军不堪重负，但KC-135“退休”计划却迟迟得不到批准。由于替代机型发展速度缓慢，KC-135机队至少要服役到2035年。如今，受新冠肺炎疫情影响，这一退役时间恐怕还会继续推后。
