แนวคิดในการสร้างเครื่องบินลำเลียงแบบ C-17 นั้นมาจากทางกองทัพสหรัฐต้องการที่จะปิดช่องว่างในความแตกต่างของเครื่องบินลำเลียงแบบ C-5 กับ เครื่องบินแบบ C-130 เพราะเครื่องแบบ C-5นั้นสามารถบรรทุกได้มากกว่าเครื่อง C-130 แต่ต้องใช้ทางวิ่งในระยะทางที่ยาวกว่า ถึงแม้ในตอนนั้นทางกองทัพอากาศสหรัฐจะมีเครื่องบินลำเลียงแบบ C-141
ก็ตามที แต่ยังไม่สามารถสนองตอบความต้องการในการลำเลียงทางอากาศของกองทัพได้ ถึงจะมีการปรับปรุง เพิ่มความยาวลำตัวของเครื่อง C-141 แต่ยังไม่เพียงพอกับความต้องการ เพราะทางกองทัพสหรัฐต้องการเครื่องบินลำเลียงที่มีระยะบินไกล สามารถส่งกำลังทหารหรืออาวุธเข้าสู่พื้นที่การรบได้ทันที และจะต้องมีน้ำหนักบรรทุกได้ใกล้เคียงเครื่องบินแบบ C-5 สามารถบินข้ามทวีปได้เหมือนกับ C-5 แต่ระยะบินนั้นสั้นกว่า แต่เครื่องบินที่รุ่นนี้นั้นต้องมีน้ำหนักที่บรรทุกและระยะบินไกลกว่า C-130
การพัฒนา C-17 นั้น ได้กำหนดชื่อโครงการว่า โครงการพัฒนาเครื่องบินลำเลียงซีเอ็กซ์ ( CX Program) เพื่อเป็นเครื่องบินใช้ลำเลียงทหารและอาวุธเข้าสู่พื้นที่สูรบได้ แต่ต้องมีน้ำหนักบรรทุกไม่มากเท่า C-5 และเครื่องบินแบบนี้จะต้องสามารถทำการวิ่งขึ้นลงบนสนามบินที่มีระยะรันเวย์สั้นและไม่มีความสมบูรณ์ได้ เมื่อกองทัพอากาศสหรัฐได้กำหนดคุณสมบัติแบบนี้ออกมา จึงมีบริษัทที่เสนอตัวเข้าร่วมแข่งขันในโครงการนี้ 3 บริษัท คือ
1.McDonnell Douglas
2.Lockheed
3.Boeing
ต่อมาทางกองทัพอากาศสหรัฐได้ประกาศว่า บริษัท McDonnell Dougls เป็นผู้ชนะในโครงการนี้ ซึ่งในตอนนั้น(ประมาณพ.ศ.2523-2524) งบประมาณที่จะต้องใช้พัฒนาในระยะแรกจะอยู่ 2 พันล้านเหรียญสหรัฐ และเหตุผลที่ ทาง McDonnell Douglas ชนะเลิศนั้นเพราะแบบของเครื่องบินนั้นจะมีห้องบรรทุกที่กว้างกว่า และราคาในการก่อสร้างนั้นถูกว่าบริษัทอื่น และอีกอย่างทางบริษัท McDonnell Douglas นั้นเคยสร้างเครื่องบินแบบ
YC-15
ซึ่งเป็นเครื่องบินลำเลียงที่มีพิสัยบินปานกลาง สามารถขึ้นลงในระยะทางที่สั้นได้ ซึ่งในตอนนั้นโครงการนี้ได้ผ่านความเห็นชอบเรียบร้อยจนถึงขั้นจะนำเข้าสู่สายการผลิต แต่ทางกองทัพอากาศสหรัฐได้ยกเลิกโครงการนี้เพราะขาดงบประมาณ ซึ่งพอได้รับเลือกในโครงการนี้ ทาง McDonnell Douglas จึงได้นำเอาแบบของ YC-15 มาพัฒนา โดยเครื่องบินลำเลียงแบบใหม่จะมีน้ำหนักตัวเปล่ามากกว่า นำหนักบรรทุกมากกว่า สามารถวิ่งขึ้นด้วยทางวิ่งที่มีความยาว 7,200 ฟุต (ประมาณ 2กิโลเมตร) มีรัศมีบินได้ไกล 2,400 ไมล์ทะเล(ประมาณ4,400 กิโมเมตร) และสามารถลงจอดบนรันเวย์ที่ไม่สมบูรณ์ได้ และสามารถเติมน้ำมันกลางอากาศได้
จนในเดือนน กรกฏาคม 2525 ทางMcDonnell Douglas ได้ทำสัญญาในการผลิตเครื่องบินลำเลียงแบบใหม่ให้กับกองทัพอากาศสหรัฐ โดยเครื่องบินลำเลียงรุ่นใหม่นั้นมีชื่อเรียกอย่างเป็นทางการว่า C-17 ฉายาที่ได้รับคือ Globemaster III และได้ทำการบินทดสอบครั้งแรกเมื่อ 15 กันยายน 2534 และเข้าประจำการในกองทัพอากาศสหรัฐเมื่อ 17 มกราคม 2538