KC-135“同温层加油机”（KC-135 "Stratotanker"）是一款由波音替美国空军开发制造的空中加油机，以波音367-80作为开发基础，是美国空军第一款以喷射发动机为动力的空中加油机。KC-135是在1957年时开始服役，曾历经越战、冷战、波湾战争等诸多军事事件，服役经历超过半世纪。美国空军除了持续在进行KC-135的版本改良以延续其服役年限外，也在2011年时选定以波音767为基础所开发的KC-46“飞马式”（Pegasus）作为KC-135的后继机种。
机体设计发展自波音367-80原型机，与波音707客机可称为姐妹机种，并命名为波音717-100（因此，正式名为“波音717”的波音客机产品，其基本型号改用717-200）。
可在机翼和机身的地板槽中容纳计88.452吨（115,562升）的飞行燃料，总有效载荷为38吨（最大）供其他飞机使用。
加油系统原采用飞椼式为主，后续机型已于翼端加装Mk.32B（飞锚式）以适用各种飞行器，加油操作员的座位是在机身后部，使作业变得容易施行。
KC-135A的现代化计划从1970年底实施。首先，发动机从PW JT3C J57改为PW JT3D涡扇引擎（TF33-PW-102军用型号，推力8160公斤）在1982年1月空军国民警卫队接收约160架的“KC-135E”。
R型现代化计“KC-135R”，发动机采用CFM国际公司的CFM56涡扇发动机（F108-CF-100军用型号，推力9980KG），燃料载量添加计算辅助电脑APU，1984年 6月开始交付美国空军，
之后的改进型“KC-135Q CFM”，后称为“KC-135T”，其更新了航电设备和加强机翼与发动机根部，一共389架被改进至R或T型的标准。
1990年代后期继任机计划KC-X（英语：KC-X）开始，并在2011年2月选定KC-767作为继任机种的开发蓝本，着手发展后继机型KC-46。
2020年4月起，KC-135将逐步从美军退役；此外，新加坡及法国的同款机均逐步退役。
美国
法国
土耳其
新加坡
智利
美军22航空团所属KC-135
与F16施行加油任务的KC-135R
与F15施行加油任务的KC-135R（中央）F-22(下)
施行加油任务中的A-10
用飞锚式加油系统与海军 EA-6B(下)及F/A-18E/F(上)施行加油任务
KC-135R飞行操纵席
由罗克韦尔柯林斯开发，并由BAE安装的KC-135批次45玻璃驾驶舱，中央仪表被一块大型液晶显示器取代
加油任务操纵席
翼端加装Mk.32B飞锚式加油系统
KC-135A
与B-52D施行加油任务
KC-135E
KC-135Q替SR-71侦察机补充JP-7燃料
使用J75引擎的KC-135A(Q)
准备与C-5 Galaxy施行加油任务
用Mk.32B飞锚式加油系统与皇家空军龙卷风战机施行加油任务
美军KC-135机队
与X-35A施行加油任务
与YF-22施行加油演练
正替F-15C施行加油任务的美国空军KC-135
准备与B-2匿踪轰炸机施行加油任务
