伸缩套管在加油时才从主管中伸出，并可在加油过程中根据受油机的相对位置伸缩调节。它采用伸缩套管式空中加油系统加油作业的调节距离5.8米，可以在上下54度、横向30度的空间范围内活动。它所装的燃油都是JP-4型燃油，可以给多种型号的战斗机加油，也可供自身的发动机使用。
它共有10个机身油箱，位于前后机身地板下和机尾地板上，还有一个中央翼油箱，此外，机翼两方各有一个主油箱和一个备用油箱。一架KC-135空中加油机可在空中为一架B-52战略轰炸机或2架FB-111战斗轰炸机实施加油。
4改进编辑为了延长服役期限，提高战术技术性能，美国空军改装了300余架KC-135空中加油机。KC-135空中加油机的改进型为KC-135E（配备TF-33-PW-102发动机）与KC-135R（配备F108-CF-100发动机，即CFM-56发动机）。用美、法联合研制的CFM-56涡轮风扇发动机改装后的KC-135空中加油机称为KC-135R空中加油机。第一架改装的KC-135空中加油机于1982年试飞，1980年代末改装全部完成。
