1961年10月軍事空運勤務司令部（Military Air Transport Service, 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公尺），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公尺），但是降落縮短為4000英尺（1212公尺）。
1962年負責研發的空軍系統司令部（Air Force System Command，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公尺）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。
發展史:
1970年6月，洛克希德公司向美國南卡羅萊那州查爾斯頓空軍基地（Charleston Air Force Base）的第437空運聯隊（437th Airlift Wing）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（Altus Air Force Base）、德拉瓦州多佛空軍基地（Dover Air Force Base）以及加利福尼亞州特拉維斯空軍基地（Travis Air Force Base）。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（Kelly Air Force Base），隨後是紐約州斯圖爾特國民警衛隊空軍基地（Stewart Air National Guard Base）和麻薩諸塞州韋斯托弗空軍儲備基地（Westover Air Reserve Base）。
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現代化的大膽計劃。這項C-5電子設備改進計劃始於1998年，包括升級電子設備以適應全球空中交通管理系統（Global Air Traffic Management）（GATM）、改進導航及安全設備和安裝新的駕駛儀系統。計劃的另一部分是全面更換引擎和改進可靠性，包括新的引擎、弔掛、輔助動力單元、升級飛機外形和框架、起降裝置和增壓系統。這項現代化的計劃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。
