El 23 de abril de 1956 volaba por primera vez el Douglas C-133 Globemaster. Los Cargomaster entraron directamente en producción como C-133A; no se construyeron prototipos. Los primeros C-133A se entregaron al Servicio Militar de Transporte Aéreo (MATS) en agosto de 1957 y comenzaron a operar rutas aéreas del MATS por todo el mundo.

Dos C-133 establecieron récords de velocidad transatlántica para aviones de transporte en sus primeros vuelos a Europa. La flota de 50 aeronaves demostró ser invaluable durante la Guerra de Vietnam. El Cargomaster continuó en servicio hasta que el Lockheed C-5 Galaxy entró en servicio a principios de la década de 1970. El C-133 fue retirado del servicio y la mayoría de los aviones fueron desguazados a los pocos meses de su entrega a la Base Aérea Davis-Monthan en Tucson, Arizona, tras sus últimos vuelos en 1971.

Se construyeron cincuenta aeronaves (35 C-133A y 15 C-133B) que entraron en servicio con la USAF. Un único C-133A y un C-133B se construyeron y se mantuvieron en Douglas Long Beach como prototipos de prueba. No tenían números de construcción ni números de cola de la USAF.

El C-133 tenía grandes puertas traseras y laterales, y una amplia zona de carga abierta. El C-133A transportaba numerosas cargas grandes y pesadas, incluidos misiles balísticos intercontinentales (ICBM) Atlas y Titan, aunque no fue diseñado específicamente para transportar ICBM. De hecho, podría haber sido al revés. El diseño del C-133 se finalizó en 1955 para poder construir los aviones que realizaron su primer vuelo en abril de 1956.

Los diseños del Atlas y el Titan no se definieron por completo hasta después de 1955, cuando se firmaron sus contratos. En el C-133B, las puertas de carga traseras se modificaron para que se abrieran lateralmente (puertas de pétalo), lo que facilitó enormemente la carga de misiles balísticos intercontinentales (ICBM). El transporte aéreo de misiles balísticos como el Atlas, el Titan y el Minuteman era mucho más económico, seguro y rápido que el transporte por carretera.

Varios cientos de Minuteman y otros ICBM fueron transportados por vía aérea desde y hacia sus bases operativas mediante C-133. El C-133 también transportó los cohetes Atlas, Saturn y Titan a Cabo Cañaveral para su uso como propulsores de lanzamiento en los programas espaciales Gemini, Mercury y Apolo. Tras el amerizaje de las cápsulas Apolo, estas fueron transportadas por vía aérea en C-133 desde la Estación Naval de Norfolk, Virginia, o la Base Aérea Hickam, Hawái, hasta la Base Aérea Ellington, Texas, o California.

Durante muchos años, el C-133 fue el único avión de la USAF capaz de transportar carga muy grande o muy pesada. A pesar de las capacidades del Douglas C-124 Globemaster II, había mucha carga que no podía transportar debido a su configuración, con una plataforma de carga a 4 metros del suelo, y a su menor potencia de motor, aunque considerable. El C-133 continuó en servicio tras la creación del Comando de Transporte Aéreo Militar de la USAF el 1 de enero de 1966.

El Douglas C-133 Cargomaster es un gran avión de carga turbohélice estadounidense construido entre 1956 y 1961 por la Douglas Aircraft Company para la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF). El C-133 fue el único avión de transporte estratégico turbohélice de producción en serie de la USAF, entrando en servicio poco después del Lockheed C-130 Hercules, designado como avión de transporte táctico. Prestó servicios de transporte aéreo en una amplia gama de aplicaciones, siendo reemplazado por el C-5 Galaxy a principios de la década de 1970.

El C-133 fue diseñado para cumplir con los requisitos del Sistema de Apoyo Logístico para Transportes SS402L de la USAF para un nuevo transporte estratégico. La aeronave difería considerablemente de los C-74 Globemaster y C-124 Globemaster II que la precedía. Un ala de montaje alto, carenados externos tipo ampolla a cada lado para el tren de aterrizaje y puertas de carga traseras y laterales, aseguraban que el acceso y el volumen del gran compartimento de carga no se vieran comprometidos por estas estructuras. El compartimento de carga (27 m de largo y 3,7 m de alto) estaba presurizado, climatizado y ventilado.

Para 1971, poco antes de la introducción del Lockheed C-5 Galaxy, el Cargomaster estaba obsoleto y desgastado, por lo que todos fueron retirados del servicio. La vida útil del fuselaje del C-133, de 10.000 horas, se extendió a 19.000 horas. Las fuertes vibraciones provocaron una corrosión por tensión crítica en los fuselajes, hasta el punto de que los aviones dejaron de ser económicamente viables. La Fuerza Aérea logró mantener en servicio la mayor cantidad posible de C-133 hasta que el C-5 entró en servicio en los escuadrones.