En la década de 1970, las Fuerza Aérea de EE.UU. empezó a buscar un sustituto para su avión de carga táctico Lockheed C-130 Hércules. Se convocó el concurso Advanced Medium STOL Transport (AMST), en el que Boeing propuso el YC-14 y McDonnell Douglas el YC-15, que sería base del C-17.
Aunque ambos participantes superaron los requisitos especificados, el concurso AMST se canceló antes de que se seleccionara un ganador. La USAF inició el programa C-X en noviembre de 1979 para desarrollar un AMST más grande y de mayor alcance para aumentar su transporte aéreo estratégico.
En 1980, la USAF solicitó un transporte más grande que pudiera repostar en vuelo y utilizar campos de avance difíciles para poder volar a cualquier parte del mundo. El 28 de agosto de 1981, McDonnell Douglas ganó el contrato con su propuesta para construir el C-17. El Globemaster III es un avión de ala alta, cuatrimotor y cola en T con una rampa de carga trasera. El diseño cumplía o superaba todas las especificaciones de diseño de la Fuerza Aérea, y el enorme transporte podía utilizar las pistas de 19.000 aeródromos.
En diciembre de 1985, se adjudicó un contrato de desarrollo a gran escala, bajo la dirección del director del programa Bob Clepper. En ese momento, el primer vuelo estaba previsto para 1990. La Fuerza Aérea habían establecido una necesidad de 210 aviones.
Los problemas de desarrollo y la escasa financiación provocaron retrasos a finales de la década de 1980. Durante esta época se criticó el avión en desarrollo y se plantearon preguntas sobre alternativas más rentables. En abril de 1990, el Secretario de Defensa Dick Cheney redujo el pedido de 210 a 120 aviones.
El vuelo inaugural del C-17 tuvo lugar el 15 de septiembre de 1991 desde la planta de McDonnell Douglas en Long Beach (California), con un año de retraso. El primer avión (T-1) y otros cinco modelos de producción (P1-P5) participaron en extensas pruebas de vuelo y evaluación en la base aérea de Edwards. Se construyeron dos fuselajes completos para realizar pruebas estáticas y de carga.
El C-17 se construyó en Long Beach, California, y el primer escuadrón de C-17 fue declarado operativo en enero de 1995. La flota de C-17 participó en muchas operaciones de contingencia, incluyendo el transporte de tropas y equipos a la Operación Joint Endeavor para apoyar el mantenimiento de la paz en Bosnia y la Operación Aliada en Kosovo. En 1998, ocho C-17 completaron la misión de lanzamiento aéreo más larga de la historia, volando más de 8.000 millas náuticas (14.816 kilómetros) desde Estados Unidos hasta Asia Central, dejando caer tropas y equipos tras más de 19 horas en el aire.
Con su carga útil de 72.600 kilos, el C-17 puede despegar de un aeródromo de 2.316 metros, volar 4.444 kilómetros y aterrizar en un pequeño y austero aeródromo en 914 metros o menos. El C-17 puede repostar en vuelo. En tierra, un avión completamente cargado, utilizando los inversores de motor, puede retroceder en una pendiente del 2%.
Durante las pruebas normales, los C-17 establecieron 33 récords mundiales, entre ellos el de tiempo de ascenso de la carga útil a la altitud y el de despegue y aterrizaje cortos, en el que el C-17 despegó en menos de 450 metros, llevó una carga útil de 20.000 kilogramos a la altitud y aterrizó en menos de 430 metros.
En mayo de 1995, el C-17 recibió el prestigioso Trofeo Collier, que simboliza el mayor logro aeronáutico de 1994. En febrero de 1999, el presidente Bill Clinton concedió el máximo galardón nacional a la calidad -el Premio Nacional a la Calidad Malcolm Baldrige- a los programas Boeing Airlift and Tanker, fabricante del C-17, por su excelencia empresarial.
El 20 de diciembre de 2010, la flota mundial de aviones C-17 Globemaster III superó los 2 millones de horas de vuelo durante una misión de lanzamiento aéreo sobre Afganistán. Alcanzar los 2 millones de horas de vuelo equivale a 1.130 millones de millas náuticas, el equivalente a que un C-17 vuele a la luna y vuelva 2.360 veces.
El 18 de septiembre de 2013, Boeing anunció que finalizaría la producción del C-17 Globemaster III y que cerraría la instalación de montaje final del C-17 en Long Beach en 2015. Dennis Muilenburg, entonces presidente y consejero delegado de Boeing Defense, Space & Security, dijo: «Nuestros clientes de todo el mundo se enfrentan a entornos presupuestarios muy difíciles.»
En febrero de 2014, Boeing había entregado 260 C-17, incluidos 223 a la Fuerza Aérea de Estados Unidos y un total de 37 a Kuwait, Australia, Canadá, India, Qatar, Emiratos Árabes Unidos, Reino Unido y a la iniciativa de Capacidad de Transporte Aéreo Estratégico de 12 miembros de la OTAN y de las naciones de la Asociación para la Paz.
