軍用運輸機即用於運送軍事人員，武器裝備和其他軍用物資的飛機。它有完善的通信、導航設備，能在晝夜複雜氣象條件下飛行，有些軍用運輸機還裝有自衛武器，有些為軍、民兩用型。軍用運輸機按運輸能力和任務分為戰略運輸機和戰術運輸機。前者主要用來在全球範圍載運部隊和重型裝備，實施全球快速機動。後者用於在戰役戰術範圍內執行空運、空降、空投任務。
軍用運輸機由機體，動力裝置、起落裝置、飛行控制系統、通信和導航設備等組成。軍用運輸機的機身大多為寬體結構，其橫截面多呈雙圓形、圓形或方形。機翼一般採用大展弦比上單翼布局，機翼前、後緣裝有高效增升裝置，以改善起落性能。動力裝置一般為2～4臺渦輪風扇式或渦輪螺旋槳式大功率發動機。現代軍用運輸機大都採用多餘度液壓助力操縱系統或多餘度電傳操縱系統，以確保飛行安全，並裝有完善的電子系統和導航設備，如氣象雷達、航行雷達、多功能全色顯示系統、衛星通信導航設備等。
C—130運輸機是洛克希德公司在20世紀50年代根據美國空軍和陸軍的要求研製的中型多用途戰術運輸機，用來代替當時使用活塞式發動機的中程運輸機。該機裝備部隊後，美空軍從未停止對它進行技術改進，以提高其綜合性能。C—130運輸機的最新改進型是C—130J，它採用新型發動機，其推力性能和耗油性能明顯改善。機上電子設備更新，功能提高。據稱，C—130J的功能還有可能適當擴展。C—130J已於1998年交付美國空軍使用。
C—17「環球霸王田」是麥道公司於20世紀90年代為美國空軍研製的新型戰略戰術運輸機。這是一種性能水準相當先進的運輸機，其尺寸只與戰術運輸機C—141接近，但其運載能力卻與戰略運輸機C—5相近，最大起飛重量約260噸，最大載重接近80噸，最大載重航程約5000千米。它採用了高載運密度的布局方案，可運載主戰坦克和直升機等重型武器裝備。機上裝卸設備先進、裝運能力強且短距起降能力突出。C—17採用數字式電傳操縱系統並裝有完備的電子設備，包括新型顯示裝置，雷達告警系統和電子對抗吊艙等。該機具有空中受油能力，既能執行遠程運輸任務，又可將超大型作戰物資和裝備直接運抵戰區，是先進運輸機的典型代表。
前蘇聯的安—124大型運輸機是軍、民兩用型運輸機，裝4臺渦輪風扇發動機，單臺推力為230千牛，最大巡航速度達850千米／小時，最大有效載重航程4500千米，最大航程16500千米。20世紀80年代末，烏克蘭在安124的基礎上研製成世界上最大的安—225運輸機，裝6臺渦輪風扇發動機，單臺推力230千牛，最大巡航速度850千米／小時，最大有效載重量250噸，最大起飛重量600噸，最大載重航程4500千米。安225的最大特點是能以外（背）載方式運送超大型設備。
從目前各國的發展情況看，軍用運輸機的發展特點與趨勢是：
（1）現役運輸機的改進主要是提高其電子資訊能力 美C—17運輸機裝備部隊後，獲得廣泛好評，尤其是在科索沃戰爭的空運行動中，C—17運輸機起到了關鍵的作用，在戰爭的頭一個月中，其起飛可靠率達96.4％。但也遇到了一些問題，最主要的是由於C—17的通信系統功率低，很難與衛星建立聯繫。改進工作包括開發和試驗與C—17有關的各種技術改進、升級成套部件和製造原型機，將於2008年初完成。
為提高C—130運輸機的綜合性能，美軍主要採取了如下措施：提高防護能力，在機身周圍安裝一系列傳感器用來發現飛彈，爾後機載系統自動瞄準併發出高強度光束，可使飛彈致盲從而失去追蹤能力：裝備APN—241先進雷達系統，以提高運輸機的地面繪圖能力、氣候探測能力和預警性能；增購運輸機航空電子系統管理訓練器，包括武器系統訓練器（即全運動、全任務模擬器）以及座艙程式訓練器、航空電子設備系統管理訓練器和綜合座艙系統訓練器。
（2）新型運輸機的研製將廣泛採用高新技術 美國空軍已開始先進戰區運輸機的研究。美國波音公司專家小組決定這種新型運輸機採用前掠翼途徑，而不採用常規機翼轉向。其目的是增加存放貨物的空間，同時使設計更具靈活性。這種方法要求降低機翼的後緣而不是升高前緣來使機翼傾斜，這樣當機翼傾斜時飛機起降時的阻力可以減小。到目前為止，已經考慮了兩種被稱為「超級蛙」的戰術運輸機型號：一種是飛機機體直徑為6.4米，長度約26.8米：另一種是機體直徑減小而長度稍大。傾轉機翼使飛機的使用不受跑道的嚴格限制，在海平面，飛機能夠在90米長的跑道上使用。
歐洲8國決定從歐洲航空航天與防務公司採購225架A—400M軍用運輸機。A—400M軍用運輸機將裝備4個渦輪螺旋槳發動機，高14.7米，長42.2米，自重130噸，運載重量37噸，可在空中加油，最高時速可達780千米。A—400M可以同時運輸數架直升機和120名全副武裝的上兵。當運載重量為30噸時，它一次加油可以飛行4400千米，首批運輸機可望於2007年出廠並交付使用。
（3）超聲速運輸機可能研製成功 多年來，美、俄、歐洲等國一直在探索超聲速民用運輸機的發展途徑。根據美國航空航天局的高速民用運輸機計畫，波音公司認為，到2010年左右利用飛機與發動機組合技術、熱穩定煤油基航空燃料，可研製出速度為2～3馬赫，航程5000海裡並能運載250～300人的民用運輸機。而速度在4馬赫以上的運輸機，由於低溫燃料的成本問題以及低溫油箱的技術複雜性。