機翼設計還采用了靜平衡鋁合金副翼和改進型富勒鋁合金後緣襟翼。襟翼前方有壹個簡單的鉸鏈式鋁制擾流板，沒有配平垂片。機翼前緣的內部是密封襟翼，外部是開縫襟翼。副翼和後緣襟翼由液壓伺服作動筒驅動。富勒後緣襟翼和前緣縫翼由滾珠絲杠制動器和扭矩管驅動。尾翼采用懸臂式全金屬T型結構，由單室箱形構件和全金屬蒙皮面板組成。水平尾翼有輕微的上反角，安裝在垂直尾翼的頂部，前面有壹個細長的小儀器艙，有兩個尖角。水平安定面的安裝角度由液壓螺旋執行器驅動。方向舵和升降舵由液壓伺服作動器驅動。升降舵分四段，方向舵分兩段。沒有標簽。
機身是由蒙皮、長桁、隔框組成的半硬殼式損傷安全結構，截面為“8”字形。貨艙為頭尾直通式，其地板高度與貨車車鬥高度相適應。它可以空投貨物和傘兵傘降。地面靜態尾傾角10，使用的高強度鋁合金有7049-T73、7050-T736、7050-T73、7475等。
采用五支柱起落架液壓收放。前起落架由液壓驅動的滾珠絲杠向後收起，主起落架由液壓控制旋轉90度後向內收起。前起落架支柱和主起落架支柱都有雙腔油氣減震器。起落架有28個輪子:前起落架有4個輪子，四個主起落架每側各有兩個輪子。每個主起落架有6個輪子，呈三角形排列，主起落架後面的腳輪轉動可以幫助飛機在地面上轉彎。輪胎尺寸為直徑49厘米，厚度17至20厘米。前胎壓9.45×105 Pa (9.64 kg/cm2)，主胎壓7.65×105 Pa (7.80 kg/cm2)。同時安裝了防滑裝置。駕駛艙內設有駕駛員和副駕駛、隨機工程師、領航員和貨物裝卸員的座位，駕駛艙下方的機頭蓋可向上打開，以同時從前後貨艙門裝卸貨物。
貨艙長36米，高4米，寬6米。它是頭尾直通的，其地板高度與貨車車鬥的高度相適應。機上有貨物空投和傘兵空降設備，既可以空投貨物，也可以空投傘兵。機艙分為上下兩層。上層甲板前方有供15人休息的門，後方可搭載75名士兵。較低的主貨艙可容納270名士兵。在地面裝卸貨物時，尾貨艙橋兩側的機身面板可以向外打開，以增加尾艙門的尺寸。機身前左側有壹個艙門，機身尾部左右兩側有壹個艙門。駕駛艙、所有貨艙和客艙都裝有空調和增壓系統。
運輸貨物時主要有以下幾種方案:2輛M1坦克，16 3噸貨車；6架AH-64武裝直升機，10潘興中程地對地導彈及其發射車，36個標準托盤。C-5由美國通用動力公司(GE)的四臺TF39-GE-1C渦扇發動機提供動力，單臺推力為191.2 kn。C-5的發動機大得驚人，每臺發動機重3555公斤，進氣道直徑超過2.6米。每臺發動機的長度約為8.2米。該發動機還可以提供反推力，增加飛機在空中的著陸率，減少在地面的滑行距離。每臺發動機的發電機可以獨立提供飛機所需的電力，四臺發電機產生的電力可以供應壹個5萬人口城市的電力需求。1985 9月10首飛的C-5B采用了推力更大的發動機，載重能力有所增加。
全翼前後梁之間有12個整體油箱，總油量194370升，重量166噸。這些燃料可以裝滿六輛標準火車油罐車或兩輛KC-135油罐車。滿載油的重量為150820kg。壹架攜帶122000公斤的C-5在不進行空中加油的情況下，可以飛行4000公裏，卸載後可以飛到距離第壹個目的地900公裏以外的基地。C-5配備了美軍的標準通信導航設備，本迪克斯公司的彩色顯示氣象雷達，德爾科公司的三套慣性導航設備，以及包括最新的多功能電子探測及其分析記錄子系統在內的特殊設備，可以同時掃描和分析800多個測試點，以及飛行中的故障分析、維護和記錄系統。
2002年，C-5B運輸機對其電子設備進行了升級，配備了新的數字自動飛行控制系統、新的液晶平板顯示器和新的導航/通信系統，還安裝了交通警告和防撞系統以及地形感知和預警系統。同年6月165438+10月，洛克希德·馬丁公司完成了美國空軍機隊所有C-5的交通防撞預警系統(TCAS)安裝。TCAS的安裝是C-5航空電子設備現代化改進計劃的壹個組成部分。TCAS可以識別相鄰的飛機，並向飛行員顯示避免碰撞的計劃，從而大大降低了空中交通事故的可能性。美國空軍在C-5運輸機上采用的創新技術賦予了它新的戰略空運能力。C-5是第壹種有空中受油管的運輸機，可以不著陸環球飛行。由於它能夠在空中接受油，它的航程只受到船員耐力的限制。其先進的起落架使其能夠在世界各地的機場起降，包括條件惡劣的機場。
C-5具有較高的運輸靈活性，輪式和履帶式車輛可以依靠自身動力駛入和駛出貨艙，從而使重型裝備的裝卸變得快速方便。為了裝卸各種軍用貨物，C-5運輸機的機頭蓋和後艙門可以打開，使貨艙充分暴露。貨艙兩端安裝綜合滾裝坡道，方便兩排輪式或履帶式車輛裝卸。兩端的全寬坡道可以同時裝載兩排車輛。
C-5運輸機配備了“跪地”系統，可以升高或降低飛機地板(以及貨艙地板和舷梯角度)，以滿足貨物裝載要求。跪式起落架系統可以將C-5運輸機的高度從離地3米降低到1米左右，使貨艙地板與車輛高度相等，降低了輪式和履帶式車輛的裝卸難度。
貨艙地板裝有滾輪系統，便於快速裝卸托盤。托盤滾輪、導軌和制動器是整個地板的壹部分，不用時可以折疊起來，保持地板水平。C-5的樓板支座的壓力與整個樓板的壓力相同，不需要使用車轍橋或特殊處理。C-5也可以空投，後艙門用於空投車輛和裝備。機身兩側的艙門用來運送傘兵。
C-5運輸機可以攜帶美軍幾乎所有的作戰裝備，包括主戰坦克、直升機和陸軍74噸重的機動剪刀橋，從美國運送到世界上任何壹個戰場。