C-141A
NASAs NC-141A Variante.
Das erste Modell der Starlifter-Familie, bezeichnet als C-141A, konnte 138 Passagiere oder bis zu 28 900 kg Fracht befördern. Die C-141 konnte auch spezielle Fracht transportieren, wie z.B. die Minuteman-Interkontinentalrakete. Die USAF entdeckte bald, dass das Volumen des Frachtraums im Vergleich zur Ladekapazität relativ klein war; in der Regel reichte der Platz nicht aus, bevor die maximale Gewichtsgrenze erreicht war. Die NASA nahm schließlich das Demonstrationsflugzeug von Lockheed mit der Bezeichnung L-300 in Empfang. Das Flugzeug wurde modifiziert, um das Kuiper Airborne Observatory Teleskop für den Einsatz in sehr großen Höhen unterzubringen. Dieses NASA-Flugzeug wurde auf den Namen NC-141A getauft und ist derzeit im Ames Research Center der NASA in Ames, Kalifornien, eingelagert. C-141B
Eine C-141B, die von einer KC-10 Extender betankt wird.
Um die wahrgenommenen Unzulänglichkeiten des ursprünglichen Modells zu korrigieren und das volle Potenzial der C-141 zu nutzen, wurden die 270 C-141As, die im Einsatz waren, verlängert und das notwendige Frachtvolumen hinzugefügt. Diese modifizierten Flugzeuge erhielten die Bezeichnung C-141B. Vor und hinter den Tragflächen wurden zusätzliche Rumpfsektionen angebracht, die den Rumpf um 7,11 Meter verlängerten. Außerdem wurde bei dieser Version der Rumpf modifiziert, um eine Betankung während des Fluges zu ermöglichen. Der Umbau dieser Flugzeuge erfolgte zwischen 1977 und 1982, die erste Auslieferung erfolgte im Dezember 1979. Das Verlängerungsprogramm wurde in Bezug auf die gesteigerte Leistungsfähigkeit mit dem Kauf von 90 neuen Flugzeugen gleichgesetzt. SOLL II 1994 wurden dreizehn C-141B auf Special Operations Low-Level II (SOLL II) umgerüstet, was den Flugzeugen die Fähigkeit verlieh, nachts in niedriger Höhe zu fliegen, und die Verteidigungsmaßnahmen verbesserte. Diese Flugzeuge wurden vom Air Mobility Command in Verbindung mit dem Air Force Special Operations Command betrieben. C-141C Dreiundsechzig Flugzeuge wurden in den 1990er Jahren auf den Standard der C-141C mit verbesserter Avionik und Navigationssystemen umgerüstet, um eine moderne Lufttransportflotte bereitzustellen, bis die Anzahl der Boeing C-17 Globemaster III ausreichend war, um sie zu ersetzen.