1968年3月2日，第一架C-5A的下线仪式
首飞中的C-5A 66-8303
洛克希德通过C-141和C-5（当然还有C-130）包揽了美国空军的运输机机队
机翼问题和成本超支
从一开始，“银河”及其制造商就遭遇到重大困难。C-5A的机翼设计强度不足，断裂强度无法满足满载时所需的最低安全水平。项目成本超支，因为很多钱都花在了修改机翼设计和解决其他问题上，最后导致C-5的研发费用超过10亿美元，成为当时第一个超10亿的军事项目，并导致美国政府被迫贷款给洛克希德以避免公司破产。C-5项目引发了激烈争议也就毫不奇怪了，其中声音最大的是传奇政客威廉·普罗克斯米尔参议员。为了平息争论，军事空运司令部决定立即展示一下C-5的性能。1970年7月3日，一架“银河”从查尔斯顿空军基地起飞，开始了美国国内和太平洋地区的军事基地的访问，总航程达33600公里，远至南越金兰湾。
C-5A一次能装进20架“小鸟”直升机
三个星期后，C-5A 68-0214又启程前往欧洲，访问了英国皇家空军莱肯希思基地、西德萊茵美因空军基地、以及西班牙托雷洪空军基地。C-5A的交付敲响了C-133“货运霸王”运输机的丧钟，后者从1970年6月11日开始退役，在14个月内就完全退出了现役。C-133没有按惯例装备预备役部队，而是直接飞到飞机坟场储存。1973年5月18日，最后一架C-5A 70-0467离开玛丽埃塔生产线，飞向多佛空军基地。
C-133“货运霸王”运输机
C-5A完成交付后不久，赎罪日战争在1973年10月14日爆发，埃及和叙利亚对以色列发动了突袭。美国立即发起了“五分钱”行动救援以色列，在随后的一个月中，美国空军共实施了567架次空运任务，向以色列运输了22000吨武器装备和物资，其中145架次任务是C-5A执行的，运输的物资几乎占了总量的一半，证明了这种巨型战略运输机还是物有所值的。
描绘“五分钱”行动的航空画，从C-5A货舱中驶出的M60坦克
降落在特拉维夫机场的C-5A，近处是一架C-141
美国空军在1975年4月对C-5A的运输能力进行了一项研究，结果显示如果想要该机在21世纪内继续服役，就必须更换更坚固的机翼，只有这样才能最大限度提高成本效益。于是洛克希德为C-5A设计了一种全新的机翼，并于1980年8月开始对C-5A 68-0214进行改装，这次机翼更换项目预计能延长30年的C-5A服役寿命。1987年7月7日，77架C-5A中的最后一架完成了机翼更换。
更换机翼中的C-5A
更换的是翼盒部分
在玛丽埃塔工厂更换了新机翼的C-5A，可以看到翼盒的蒙皮颜色不同
“超级银河”
C-5A在全球的空运任务中证明了自己的价值。这一成功促使洛克希德开展了一项设计改进研究，通过纳入旨在满足美国空军C-X未来运输机（最后发展成为C-17“环球霸王III”）需求的各种改进来提高C-5A的性能。美国空军急需提高空运能力，在C-X能够服役前必须先购买一批现成宽体运输机作为过渡，这给洛克希德公司带来了机会。洛克希德代号C-5N的改进型被美国空军看中，在1983至1987年间获得了50架的订单，编号C-5B。C-5B装备第60和第436两个空运联队，1989年4月17日，最后两架C-5B离开了玛丽埃塔。
