C-17采用大型运输机常规布局。机翼为悬臂式上单翼，前缘后掠角25°，NASA翼梢小翼高2.90米。悬臂式T形尾翼。垂直安定面与机身连接处向前伸有小背鳍，嵌入式方向舵分为上、下两段，升降舵分为两段。液压可收放前三点式起落架，可靠重力应急自由放下。
前起落架为双轮，主起落架为6轮。前起落架向前收入机身，主起落架旋转90°向里收入机身两侧整流罩内。可在铺设与未铺设的跑道上使用。起落架装有碳刹车装置。
C-17刚一出现就凭借先进性能，创造了许多世界航空记录。C-17运输机曾在1993～1994年在货运类别中22次创造了爬高和速度记录，这次又刷新了这两项记录并创造了11项新记录。2001年底，C-17在美国爱德华兹空军基地创造了13项航空新记录。
新记录有待美国国家航空协会鉴定确认。最近创造的记录是：·装载1000～40000千克有效载荷达到最大高度;·无有效载荷达到最大高度;·装载最大有效载荷飞到2000米;·无有效载荷、稳定持久平飞达到最大高度。
C-17空中不加油时，转场航程可达8700公里。C-17的动力装置为普惠公司的F-117-PW-100发动机,每台静推力185.5千牛. C-17飞机的机组只需3个人，即正副驾驶员和货物装卸员。用人如此少，因为座舱采用先进数字式航空电子系统，包括4个阴极射线管显示器和两个通用电气公司电子部的平显仪，集中显示各种信息，减轻了驾驶员的工作负担。
