C-17概况
美国空军新一代C-17运输机的外观和传统运输机没什么两样：上单翼（high-wing）、四台翼吊发动机、T型尾翼（T-tail）。但飞机内部显示出这是一架全新设计的飞机：它有符合人体工学的驾驶舱、四部多功能数字显示器（multi-function digital display）、二具平显（HUD）（C-17是第一架安装平显的运输机）、任务计算机（mission computer）、综合式无线电管理系统，使飞行员的工作负荷维持在合理的范围内。并排的正、副飞行员座位后方还有二张座椅，提供长途飞行时轮换机组的座位。C-17使用飞行操纵杆（control stick）而不是传统的牛角型驾驶盘（yoke），由数字式四冗余飞控系统（quadruply redundant FBW control system）负责操纵29片控制面，另外还有机械式备份系统。
C-17的双座驾驶舱布局
进行长途或训练任务时，驾驶舱可以坐4人
C-17的货舱为洞穴式设计，和一般的运输机没什么不同，采用了20世纪70年代在YC-15原型机上经过验证的输送台装/卸货系统，只需一位装载长（loadmaster）就能进行货物的装卸。前机身两侧有58个侧壁式（side-wall）常设乘客座椅，中央部分有48个可拆式座椅，共可搭载106名武装士兵。这些座椅必要时可以拆除改为安装12组医疗装备，每组有4副担架，进行紧急医疗支持。C-17的装/卸货舱门位于后机身，货舱装载空间长达20.73米，配有动力输送带，可装卸18个标准货柜。
C-17货舱尺寸
C-17的货舱门开口比美军现役运输机都大，独具空投步兵战车（infantry fighting vehicle）的能力。在货舱门关闭时，舱门上还能承载重达18吨的货物，几乎是C-130全机的载货量，而一般运输机的舱门通常只能堆放较轻的货物。
C-17翼展长51.75米，后掠25度，采用超临界（supercritical）翼剖面，翼尖有小翼（winglet），小翼具有稳定气流作用，可以提高燃油效率。机翼上共有两片副翼、8片内翼扰流板、4片襟翼、8片缝翼（slat）。机翼重量约占全机结构重量的三分之一。
C-17的超临界翼型是NASA SC(2)-0412
C-17在设计上借鉴了很多客机的成熟技术，如PW2000发动机、发动机舱扰流片，以及翼梢小翼。这个装置可以减少翼尖涡流阻力，提高燃油经济性
C-17安装四台普惠（Pratt & Whitney）的PW2040涡轮扇（turbofan）发动机，美军编号F117-PW-100。该发动机的前身是PW2037，由普惠公司在1979年12月开始研制，推力为17400千克，1983年12月通过美国联邦航空管理局（FAA）的认证，1984年12月开始装在波音757上使用。1988年普惠公司完成推力提升，将推力增加到18900千克，并赋予新型号PW2040。1988年12月获得军方认证安装在C-17上，当时此型发动机已累积了数百万飞行小时的使用经验，可靠且耐用。
测试台架上的PW2037发动机，已经打开了反推装置
发动机正常工作模式和反推模式的对比
发动机以悬吊式挂架（cantilevered pylon）挂于机翼的前下方，每具挂架由数个铸铝螺桩（stub）结构与机翼相搭接，使外挂载和机翼间有连续的负载路径（load path）。由于挂架和发动机靠得很近，在强度及温度的考虑下，挂架主要采用钛合金材料制造。
制造中的C-17发动机挂架
C-17的后机身有两片配平式水平尾翼、4片升降舵、一片垂直尾翼、两片方向舵。尾翼为T字构型，垂尾后掠41度，顶部是可变安装角（variable incidence）平尾。垂尾内有个特殊的设计，内部有一个维修通道，可让维修人员爬到平尾上进行维修。
C-17的操纵翼面
垂尾维护通道
C-17和要取代的C-141相比有一个特别的不同之处：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C-17的起落架必须格外坚固与耐震，主起落架除了传统的油气减震支柱外，还采用前后双支架结构，每个支架上安装三个主轮，落地时支架外侧的两个主轮先着地，等避震支柱受压后第三个主轮再落地。
