发动机反推已打开，发动机排气经由此开口被导向前上方 45° 度，Photo:www.b-domke.de
C-17运用了吹气襟翼技术，发动机的排气流会被导入机翼下，通过襟翼铰链，流向襟翼的上、下方。根据在 YC-15 上飞试的结果，襟翼向下偏折时，发动机的排气流会产生反作用升力（reaction lift）和环流升力（circulation lift），使飞机能以较低的进场空速（每小时 215 公里），和较大的下降速率（每秒钟 4.6 米）迅速落地；前缘缝翼全幅伸展时，可提供最大的升力及失速特性。
机翼复杂的增升装置，Photo:www.b-domke.de
C-17 和将被它取代的 C-141 有一项特别的不同之处：在必要的情况下，可以在未整修的路面上短场紧急降落，原型机试飞员曾表示：C-17 的落地就和战斗机一样，因此起落架必须格外坚固与耐震。主起落架减震支柱除了传统的油气压式减震外，还采用前后双支柱配置，每根支柱搭配三个主轮，落地时由后方较长的减震支柱三主轮先着地，当受压成 90 度时，前方减震支柱三主轮再落地。
C-17 主起落架，Photo:www.b-domke.de
C-17 的主起落架没有转向功能，左右各有六个轮胎，起飞后收进低风阻的起落架舱内；鼻轮有二个轮胎，具转向功能，起飞后收放于机身内。
C-17 飞机的机组只需 3 个人，即正副驾驶员和货物装卸员。用人如此少，因为座舱采用先进数字式航空电子系统，包括 4 个阴极射线管显示器和两个通用电气公司电子部的平显仪，集中显示各种信息，减轻了驾驶员的工作负担。机上采用通用电气公司的数字式电传操纵系统、汉尼韦尔公司的复式大气数据计算机。发动机以及飞行操纵数据也可由多功能显示器显示。导航通信可全频率调谐。任务和通信显示器具有频率和频道预先存储能力，它既可人工操纵又可使用预先编好程序的磁带来改变正在进行的飞行计划而不干扰导航系统。采用特里达因公司的操纵警告系统，主警告器可自动提供主系统的监控，并可在显示屏上显示可见监控信号，还可在机内通话系统中发出声响或语音信号。另外装有德尔科电子公司的航空电子设备，包括任务计算机和电子操纵系统；汉密尔顿标准公司的飞机和发动机数据管理系统计算机；汉尼韦尔公司的自动测试设备和辅助系统数据采集和控制系统；特列丰尼克公司的无线电管理系统。除了正常的飞行信息外，显示系统还可提供飞机各系统的状态、必要的应急程序和常规的检查项目表等。
C-17 座舱
C-17 容战略和战术空运能力于一身。在货舱设计上，尽管 C-17 外形尺寸和 C-141 差不多。但其货舱尺寸却与外形尺寸比 C-17 大的 C-5“银河”相当。按能在货舱中两排布置 6 辆卡车的要求，货舱宽度为 5.49 米，长 26.82 米，高 4.11 米。吉普车可 3 辆并列，也可装运 3 架 AH-64 攻击直升机。各种被空运的车辆可直接开入舱内。机舱中心线和机舱两壁可装折叠式座椅。空投能力包括空投 27,215～49,895 千克货物，或空降 102 名伞兵。为了装载陆军最重的装备——55 吨重的 M1 主战坦克，货舱地板由铝合金纵梁加强，达到了 60 吨的最高承载能力。有消息说，陆军最新的 62 吨的 M1A2 型主战坦克也可顺利承载。地板上布置了系留环、导轨、滚珠、滚棒系统等设施，这些设施延伸到可在飞行中放下的货桥上，货桥上有货物降落伞拽出装置。每个系留环可承受 11,340 公斤拉力。C-17 货舱门关闭时，舱门上还能承重 18,150 千克，几乎是C-130全机的装载量，而一般的运输机舱门通常只能堆放轻的货物。机身尾部两侧各有一跳伞舱门。尾部机身顶上和机翼前的机身顶上分别有两个水上降落应急出口。
C-17 巨大的货舱
1995 年 7 月，C-17 完成了一项重要的里程碑：通过美国空军的可靠度、维修度、妥善率评估（Reliability， Maintainability and Availability evaluation）。在为期一个月的评估中，12 架 C-17 依照预定的装载和飞行路线，执行了 513 架次的全球性飞行任务，以评估包括：飞机、机员、基地、基础设施、装载量、装卸速率、战争仿真、...等的表现。评估的结果令美国空军非常满意，C-17 的载运量是 C-141 的二倍，C-130 的四倍，但 C-17 的可靠度高达99％，任务完成率为 91％；C-17 飞行返航后，例行检修外的额外检查率只有 2％，100 架次中只有二次，而 C-5 和 C-141 则高达 40％。
事实上，由于研发制造过程中风波不断，加上价格昂贵屡受国会抨击，原本国防部只打算采购 40 架的 C-17，但由于 C-17 在这次评估中优异的表现，国防部才最后确定了 120 架的采购量。
2001 年 6 月 28 日，波音公司向英国政府交付了首批 4 架中的两架 C-17。英国是首家 C-17 外国客户。英国并非购买 C-17，而是采用租用方式，租期 7 年。合同明确规定不论任何原因，如果英国损失了 C-17，必需按合同对波音公司进行赔偿。这一方式也是以往军用采购中所罕见的。C-17 将布置在英国最大的作战基地布莱兹诺顿。该基地建造了能容纳 5 架 C-17 飞机的巨大机库。作为与波音和美国空军签定合同的一部分，英军第一批四名飞行员和四名装卸长从年初开始，在俄克拉何马州的阿尔特斯空军基地进行模拟和作战飞行培训。
英国租借的 C-17
目前潜在的客户还包括日本和沙特。分析家称如果日本改动宪法，开始执行各种国外的军事任务，可能采购 C-17。沙特阿拉伯作为传统的美国武器进口国，也可能青睐 C-17。
2002 年 6 月美国空军开始计划在夏威夷和阿拉斯加的两个空军基地部署 C-17，各布置 8 架，以加强太平洋空军的新型空运能力。以太平洋为基地的 C-17 运输机能根据战略空运需要，在 24 小时之内赶往太平洋的任何地区。司令部认为部署需要大约 4 到 4.25 亿美元，同时需要增加两个基地的人员。今年审查之后将决定需要的资金和人员，资金在 2004 财年到 2007 财年到位，飞机最早在 2006 财年交付。