研發過程
1960年代美國空軍使用的C-133與C-124運輸機雖然還能夠滿足陸軍的需求，可是已經接近壽命周期的尾聲，服役中的C-141運輸機無法有效地勝任運輸的任務。由於機艙寬度與設計的因素，C-141無法攜帶7%空降師、22%步兵師或者是32%裝甲師的裝備，這種差距只會隨著陸軍採用更多重型裝備而加劇。預估到1980年代，超過1/3的輕步兵師、超過一半的機械化與裝甲師總重量的裝備的大小超過C-141機艙容許寬度。此外，自1960年代開始美國的戰略重心自純粹核子大戰轉移到包含有限度的傳統戰爭，也加大了對戰略運輸的需求。
1961年10月軍事空運勤務司令部（MilitaryAirTransportService,MATS）提出取代C-133運輸機的需求，由空軍規劃CX-4的設計案，但是隔年8月陸軍副參謀長對空軍參謀長表示這個設計方案並未與C-141的運輸能力有很大的差距，陸軍方面希望最大載重量為82.5噸，機艙寬度至少15英尺（4.5米），能夠執行空投任務和起降於較為簡單的機場。根據這項提案，空軍將起飛跑道長度要求放寬到8000英尺（2424米），但是降落縮短為4000英尺（1212米）。
1962年負責研發的空軍系統司令部（AirForceSystemCommand，AFSC）根據他們的研究和預測推出CX-X計畫，這項計畫將會採用較多的新科技，但是服役時間將會延後，反而與陸軍的期望有所衝突。此時陸軍期望的設計包含載重57.5噸下有5000海浬（9000公里）的航程，最低巡航速度400節（720公里／時），17.5英尺（5.3米）寬的貨艙，能夠以並排的方式容納兩個運輸平台，並且可以從機身前後同時上下貨物。1964年這項計畫正式改名為C-5A。
1964年3月美國空軍正式發出的設計需求為：
使用4具推力4萬磅的渦輪扇發動機。
巡航速度不低於0.77馬赫。
貨艙寬度17.5英尺（5.3米），前後直通，並且能夠執行空投任務。
能夠攜帶50噸貨物飛行5500海浬（9900公里），或者是100噸2700海浬（4860公里）。
最大設計重量下的最長起飛距離為8000英尺（2424米），無貨物下為4000英尺（1212米）。
空軍預計1968年7月進行第一次飛行，1969年12月達到初始操作能力（InitialOperationalCapability，IOC）。
1964年底，美國空軍將機體設計交給波音、道格拉斯與洛克西德公司，發動機則是奇異與普惠兩家公司。空軍將會從這三家機體設計當中選出他們最滿意的一款，進行原型機的生產和測試，這也是後來許多問題發生的源頭，也讓美國空軍後來修改飛機競標與採購的程式，藉由原型機試飛的資料做出最後的決定。
在設計階段，三家公司都要求空軍將機體總重放寬到7萬磅（37180公斤），這項要求令空軍方面相當困擾，因此定下任何增重超過200磅的修改都需要空軍總司令部同意才可以的規定。由於機體的重量節節上升，減重是勢在必行。其中一種較為不誠實的減重手動是將機上可以拆除的設備，像是後方的卸貨板，固定用的鋼纜，貨架與固定網，備用零件或者是工具組等等正常裝備都扣除機體的重量以外，如此一來可以減少8800磅（3995公斤）。
任務
具有強大運載能力的C-5為美國空中機動司令部（AirMobilityCommand）（AMC）提供空中運輸，以支持美國國家防務。C-5和C-17是AMC的戰略運輸理念中的搭檔。它們可以隨時滿載全副武裝的戰鬥部隊（包括主戰坦克）到達全球的任何地方，為戰鬥中的部隊提供野外支援。
特點
C-5的特點包括：
貨艙長121英尺、高13.5英尺、寬19英尺
上層艙可載運75名乘客
在滿載的情況下可以在8300英尺（2300米）的距離內起飛並在4900英尺（1493米）的距離內降落
高浮動起落裝置的28個輪胎共擔重量
前鼻和後艙門可以完全打開，使裝載快速和便捷
可以“跪下”的起落裝置使得停著的機身降低，使得貨艙的地板與汽車高度相當以方便車輛的裝卸
每端全寬度供行駛的坡道可同時裝載兩排車輛
系統可通過超過800個的測試點記錄分析信息和發現故障
C-5在外觀上與其姐妹機C-141非常相似，但C-5要大得多。兩種飛機都有與眾不同的T形尾翼（T-tail）、25度機翼掠角以及安裝在機翼吊架下的四台渦扇引擎（turbofan）。
銀河號運輸機幾乎可以裝載美軍的全部戰鬥裝備，包括巨大的重達74噸的移動棧橋，從美國到達全球任何一個戰場。
C-5有四台TF39渦扇引擎，每台推力為191KN。他們各重7900磅（3555公斤），進氣口直徑超過8.5英尺（2.6米）。每個引擎都有近27英尺（8.2米）長。
銀河號有12個機翼內置油箱，共可攜帶51150加侖（194370升）的燃油，可以裝滿6.5個常規的美國鐵路油槽車。滿載油料重量為330,500磅（150,820公斤）。無需空中加油，一架裝載270,000磅（122,000公斤）的C-5可以飛行2150海里（4000公里），卸載後，還能飛往離第一個目的地500海里（900公里）的基地。如果有空中加油，那該機的航程就僅僅取決於機組人員的耐力了。
發展史
1970年6月，洛克希德公司向美國南卡羅來納州查爾斯頓空軍基地（CharlestonAirForceBase）的第437空運聯隊（437thairliftWing）交付了第一架銀河號。C-5駐紮在俄克拉荷馬阿爾特斯空軍基地（AltusAirForceBase）、德拉瓦州多佛空軍基地（DoverAirForceBase）以及加利福尼亞州特拉維斯空軍基地（TravisAirForceBase）。
1985年，AMC將一些C-5轉移至空軍儲備組成單位，開始是德克薩斯州凱利空軍基地（KellyAirForceBase），隨後是紐約州斯圖爾特國民警衛隊空軍基地（StewartAirNationalGuardBase）和麻薩諸塞州韋斯托弗空軍儲備基地（WestoverAirReserveBase）。
1989年3月，最後的50架C-5B飛機加入了美國空軍運輸機隊原有的76架C-5A機隊。C-5B包括了所有的C-5A的改進之處，也包括了超過100處額外的系統改進以改善飛機的可靠性和可維修性。所有的50架C-5B都加入到了現役部隊。
一項1997的研究表明使用將近25年後的C-5機身仍然有80％壽命，因此AMC開始了一項使C-5現代化的大膽計畫。這項C-5電子設備改進計畫始於1998年，包括升級電子設備以適應全球空中交通管理系統（GlobalAirTrafficManagement）（GATM）、改進導航及安全設備和安裝新的駕駛儀系統。計畫的另一部分是全面更換引擎和改進可靠性，包括新的引擎、吊掛、輔助動力單元、升級飛機外形和框架、起降裝置和增壓系統。這項現代化的計畫將重建飛機的可靠性和可維護性、維持結構和系統的完整性、減少費用和增加操作性，以適應21世紀的需求預計用到2040年。不同於它的俄羅斯對手──軍民兩用的An-124，C-5僅用於軍事部門。
不同機型
C-5A
C-5A是最早的C-5，1969年到1973年，81架C-5A交貨與美國空軍。70年代中發現許多機翼有裂紋，載重量受限。為了恢復機身性能機翼全面重新設計，77架C-5A在更新專案中換裝機翼，從1981年到1987年才換裝完畢，新機翼由鋁合金製成這種材料於設計階段時還不存在於世界上。
C-5B
C-5B是C-5A改良版，包含所有C-5A的機翼更新和TF-39-GE-1C渦輪引擎的升級，還有航電升級，1986年到1989共有50架交貨予美國空軍。
C-5C
C-5C是臨時修改版為了大型貨物運輸，兩架C-5（編號68-0213和68-0216）改大貨艙，移除所有運兵用的小客艙以適應大型貨棧板，NASA也用於運送人造衛星。其他還有些小修改，包含第二個電力插座以供電給需要電的貨物（例如冷凍食物艙），兩架C-5C一架是NASA一架是AFBCA所用，68-0216號機完成航電升級於2007年1月。
C-5M
研究發現C-5還剩80%機身壽命，AMC於是開始全系列C-5的升級計畫，C-5航電升級計畫（AMP）開始於1998年包含升級到支援全球空中交通管理系統的規格，改良通訊，新型液晶顯示器，導航與自動安全裝置，新型自動駕駛系統，第一架C-5升級機於2002年12月21日交貨。
技術參數
機長75.54米
機高19.85米
翼展67.88米
機翼面積576.0平方米
後掠角25度(1/4弦線處)
前上艙長度11.99米
後上艙長度18.20米
下艙36.91米×5.79米×4.09米（長×寬×高）
容積985.29立方米
空重169643千克
最大商載118387千克
最大燃油重量150815千克
最大起飛重量379657千克
最大著陸重量288415千克
最大平飛速度919千米/小時
最大巡航速度908千米/小時
經濟巡航速度833千米/小時
海平面最大爬升率8.75米/秒
實用升限10895米
起飛滑跑距離2530米
著陸滑跑距離725米
最大載重航程5526千米(5%余油)
折翼越南
1975年4月4日，越戰期間，美軍一架C-5運輸機前往越南轉移受災孤兒。該機在高空中因貨艙門U型鎖鬆脫導致艙門脫落，艙內失壓。最後在降落過程中在麥田中解體，機上有150人遇難，不過另有175人生還。
