Первый "настоящий" C-135 вышел из сборочного цеха в Рентоне 14 июля 1961 г. Первые 15 машин были оснащены двигателями J57P-59W и назывались С-135А (модель 717-157). Остальные 30 экземпляров имели двигатели TF33-P-5 (JT3D-3) и стабилизатор увеличенного размаха и носили обозначение C-135B (модель 717-158). Этот вариант совершил первый полет 15 февраля 1962 г. C-135A/B были приписаны к военно-транспортной авиации США; поставки их закончились в августе 1962 г. В конечном итоге почти все они были переделаны в различные спецварианты. Существовал также вариант C-135C; это было не что иное, как разоборудованный разведчик погоды WC-135B (см. далее). Два таких самолета (борта 61-2668 и 61-2669) принадлежали 89-му транспортному авиакрылу, еще один (борт 61-2671) - Управлению научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) ВВС США.

В 1982-83 г. три С-135А (борта 60-0372, 60-0375 и 60-0376) были оснащены двигателями TF33-PW-102 и получили обозначение C-135E. Первые два принадлежали САК, третий - Тактическому авиационному командованию (ТАК). Самолеты использовались как служебные "салоны" для перевозки командного состава; внешней особенностью С-135Е было увеличенное число окон - по шесть с каждого борта (1+выход+1+3). Пять С-135В были переоборудованы в служебные "салоны" под обозначением VC-135B. (буква V означает very important person - особо важная персона). Самолеты имели ту же сине-белую "парадную" раскраску, что и президентские VC-137A/B/C (Боинги 707-153Б/-353Б). Когда президентом стал Джимми Картер, проводивший курс жесткой экономии, VC-135 были "разжалованы" в обычные транспортные. В разное время было даже пять комбинированных "салонов" - заправщиков (!) VKC-135A. Самолеты носили кодовое название "Спеклд Траут" (пятнистая форель). Первым из них был борт 57-2589, служивший самолетом командующего САК. Второй экземпляр (борт 55-3126) был самолетом командующего Тихоокеанским командованием вооруженных сил США и в 1992 г., отлетав свое, пошел на слом.