在阿富汗战争中，绰号“环球霸王”的 C-17 运输机为美军立下了汗马功劳。C-17 既能装载大量物资经空中加油直接运往世界上任何一个角落，又能以杰出的短距起落性能在前线一般机场起降，为前沿部队提供后勤支援。所以，它的作战范围和功能已涵盖了过去 C-5 巨型机和 C-130 中型机所具备的一切。在环球霸王十余年漫长的研发过程中，经历了不少的风风雨雨，也差一点遭到被终结的命运，第一架原型机终于在 1991 年 9 月 15 日顺利升空，美国空军的远程战略运输能力，也从此迈入了新的里程碑。
身为美国空军机动司令部（Air Mobility Command）下一代的战略运输机，C-17 的背后有个长篇故事。发展任何新军机是既耗费时间，又花大钱，发展 C-17 的时间是美国有史以来最久的，从 1981 年赢得发展合约到 1995 年完成全部的飞行测试，共历经 14 年；而发展经费方面，目前它是美国第三花钱的军机，只输给 E-3 空中预警机和 B-2 隐形轰炸机。
C-17 的发展开始时间可回溯至 1971 年，当时美国常因为战争或天然灾害，必需以战略运输机运送成千上万的军队远赴全球各地，当时空军机动司令部的运输主力是由洛克希德 （Lockheed）设计制造，于 1964 年开始服役的 265 架 C-141 星式运输机（Starlifter）。此型飞机的原始设计寿命是 30,000 飞行小时，后来由于美国空军想增加运输容量而将机身加长，当时的分析显示机体疲劳寿命可达 45,000 飞行小时，但是由于繁重的训练任务，和次数频仍的高速低空飞行任务，使得机翼下蒙皮的损伤迅速累积，原设计服役寿命将会提前届满，加上机翼主梁和驾驶舱窗户框缘有裂纹，必须限制 C-141 的飞行，机动司令部的战略运输 能力倍受考验。原制造厂洛克希德曾提出延寿和重开 C-5B 生产线的计划，但二者都不符合五角大厦的想法。
C-141 过度使用造成的机翼断裂事故
1971 年美国空军提出先进军事短距起降运输机（Advanced Military STOL Transport）的需求，要求能将大型的物品直接运送到战地，在此需求下的产物就是波音（Boeing）的 YC-14 和麦道（McDonnell Douglas）的 YC-15。二者都能装载 150 名士兵或 36.7 吨的货物，且能在 572 米长度之内的跑道上起降。这二种飞机都使用了短距起降的技术，YC-14 采用吹气（blown air）技术；YC-15 则是使用外吹式双开缝襟翼（double-slot-ted）来增加升力。
YC-14
波音的 YC-14 在 1976 年 8 月 9 日首飞，安装二具推力为 23,133 千克的 通用电气（General Electric）CF6-50D 涡轮扇发动机；麦道的 YC-15，在 1975 年 8 月 26 日首飞，装载四具推力各为 7,257 千克的普惠 JT8D-17 涡轮扇发动机。
YC-15，简直就是 C-17 的缩小版
不过由于 C-130H 的继续生产已能满足美国空军的需求，因此上述二种机型后来都没有实际生产，但后来当美国空军提出 C-X 的需求时，YC-15 的经验显然对麦道公司有很大的帮助。
1980 年 2 月，美国空军提出了 C-X 重型运输机的需求草案（Request For Proposal），10 月份提出正式文件，新的运输机将担负起战略运输任务，先支持 C-5 和 C-141，最后则是取代 C-141。需求中说明新的运输机必需和 C-130 一样具备短场起降能力；飞机的起落架和高升力装置使满载 （payload）时能在 2,438 米长的跑道上起飞，915 米长的跑道上降落；满载航程至少为 4,443 公里；机身内部须能容纳大型物品，如 M1 主战坦克；飞机须能在拥挤的停机坪随意进出，且能在满载及五分之二燃油的情况下，在 2% 的斜坡上后退。
波音、洛克希德、麦道都提出了 C-X 的设计方案，波音的设计构型是三发动机运输机，洛克希德设计的外型则很类似 C-141。
虽然洛克希德乔治亚州的工厂在制造运输机上有比较丰富的经验，不过在 1981 年 8 月 28 日，美国空军宣布最后的决定时，雀屏中选的却是麦道。同年 9 月，落榜的洛克希德公司提议重新生产 44 架的 C-5，不但交机时间快，也比 C-17 便宜，这个想法获得参议院武装部队委员会 （Senate armed services committee）主席的支持。
1982 年，美国空军采购了 50 架重新生产的 C-5B，和 60 架麦道的 KC-10A 加长型双用途加油/运输机，而长期性的运输需求则由国会进行研究，以安抚国会议员，他们每一位都是运输机的坚强拥护者——只要飞机是在他们的选区制造。为了安慰麦道，空军也拨出部分款项以提前开始 C-X 的设计工作，并赋予编号为 C-17。麦道在 1983 年为 C-17 取名为全球霸王（Globemaster），这个名字符合该公司一贯的命名方式，如 C-54 为 Skymaster、C-118 为 Liftmaster、C-133 为 Cargomaster。
1984 年 C-17 完成基本设计，货舱加驾驶舱的全尺寸模型深获空军好评。1984 年 9 月 11 日至 20 日，美国空军由一位现役的运输机装载长，针对陆军和海军陆战队的使用需求，进行货舱装载测试。测试装载的物品共有 11 种组合，典型的装载物有：1、两部装甲人员运输车、 两部五吨大卡车加二吨半拖车、三辆吉普车；2、三架 AH-1S 眼镜蛇（Cobra）直升机、三架 OH-58C 奇奥瓦（Kiowa）直升机。
1985 年 12 月，麦道获得总金额 34 亿美元的经费，C-17 进入全尺寸发展（full scale development）阶段，以制造包括原型机在内的六架测试机。
1986 年国会对运输机的需求评估有了结论：美军必需有每天运送 3,568 万吨/公里的能力。而全美包括军事空运司令部 （Military Airlift Command）的战略运输机、后续增购的 C-5B 和 KC-10A、空中国民警卫队（Air National Guard）、空军后备部队（Air Force Reserve）、民用后备空运部队（Civil Reserve Air Fleet），只能运送 2,486 万吨/公里，不足约30％的部分，要靠未来的C-17来补足。 虽然新型运输机的需求已有了定论，但国会的政治干扰仍然阴魂不散，由于当时航空公司的营运欠佳，国会议员得协助它们处理老旧的波音 747 ，而军队就成为最佳的资源回收中心。在里根主政的 1981 到 1987 年间，就打算让第 105 军事运输机联队（Military Airlift Wing）和纽约空中国警队，使用二手的 747（军方编号 C-19），但 747 既无法在战地降落，也无法运送大型物品，引起美国空军的不满，最后第 105 联队接收了 C-5A，而 C-17 的设计工作则是缓慢持续进行中。