KC-135“同溫層加油機”是在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，機身平臺是波音707原型機367-80。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加油機可以給各種性能不同的飛機加油，比如就可以給RC-135“鉚釘聯合”偵察機加油。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。

近期，第340遠征加油中隊，就爲一架RC-135V/W“鉚釘聯合”偵察機進行了空中加油，用來支持在澳大利亞進行的某次軍事行動。KC-135空中加油機採用的是伸縮套管式(硬管式)加油方式，由機外伸縮主管、伸縮套管和V形操縱舵組成。平時伸縮管長8．5米．加油全部伸出時14．3米。伸縮套管在加油時才從主管中伸出，並可在加油過程中根據受油機的相對位置伸縮調節，調節距離5．8米，可以在上下54°、橫向30°的空間範圍內活動。

KC-135加油機內部空間很大，貨艙無舷窗，既可載人也可運貨，例如可運載6個463L的貨盤、376kg的貨物或80名乘客。人員/貨物運輸能力根據載油量的不同而有所不同。而且機組編制了很多女兵，這也是美軍讓女兵走上戰鬥崗位的一部分。

這是KC-135加油機內部的操作航，裏面佈滿了各種設備，看上去有點眼花繚亂。

KC-135加油機機組由駕駛員、副駕駛員、導航員和加油操作員4人組成。燃油系統由副駕駛員負責操作。加油操作艙位於後機身下方的1個整流罩內，加油操作員向前傾斜乘坐，便於觀察加油管和受油飛機。