第二次世界大戦終結当時は、アメリカでも本土からモスクワへ到達できる爆撃機は存在せず、またソビエトに至っては開発計画すら存在しないという有様だった。そこでアメリカでは元々はベルリン向けだったが、手持ちの中ではどうやら実際にモスクワに到達できそうな爆撃機の開発を進めた。が、それでも不足だった。当時の戦略爆撃機の乗組員用サバイバルキットには、自決用毒物が含まれていたともいわれる。B-36の能力では到達するまではいいとしても、しかし帰還するすべには全くアテが無かった。（のちにアイスランドのトゥール基地を使うことで解消）

また時代はジェットエンジンとなり、増え続ける燃料消費への対応として、燃料搭載をむやみに拡大するのではなく「空中で燃料を補給する」というアイデアを再発見し、試行錯誤の末にアメリカでは「フライングブーム」、イギリスでは「ホース＆ドローグ」という方法を開発した。ソビエトでも翼端に着けたホースを、受油機の翼端につけたアダプターに接続して給油するという方法を開発している。

（このあたりの詳細は空中給油を参照のこと）

こうした実用化ののち、本土から給油なしでモスクワを狙うという考えは薄まり、空中給油で航続距離を伸ばして往復するという考えに発展していった。さらにこの考えも、のちに有人の爆撃機はICBMへと置き換えられ、こうして巨大な爆撃機は命運尽きて現在へ至っている。

現在の空中給油

今では「空中給油なしでは、現代の航空戦は考えられない」とさえいわれる。

最新鋭の戦闘機でさえ、燃料と兵装を満載しては最大離陸重量を軽く超過してしまう。そこで兵装満載のまま、燃料だけを減らして離陸し、不足する燃料は空中で補給するという運用が行われるようになった。フォークランド紛争にて長距離爆撃を行ったブラック・バック作戦のように、もはや「それ抜き」が考えられない、非常に重要な存在になったのである。

その分、空中給油機はAWACSと並び敵から狙われやすい存在でもある。よって、できるだけ安全な空域で活動しなければならない。

回転翼機と捜索支援

また、空中給油はヘリコプターを用いたヘリボーンや捜索救難任務のように、固定翼機では不可能で航続性能の悪いヘリを長距離展開するためには必須となっている。KC-130やHC-130の一部の型には、救難信号受信センサー・対地探知機を搭載して捜索に参加しつつ、ヘリコプターにも給油する救難支援機となっているものもある。

空母航空隊

航空母艦は天候やトラブルなどによって着艦が一時延期となることがあり、同一艦隊に複数の空母を展開することのない現在は、空中給油機の存在は重要である。何せ海上で燃料切れになったら即「ドボン」なのである。

ただし、空母航空隊で（本格的な）空中給油機は

・着艦できず、艦載機として使えない

・空母内に収容できない

・専用より、汎用のほうが使いまわしが利いて都合がいい

などの理由から、専門となる空中給油機を持たず、バディポッド（給油装置）に増加燃料タンクをいっぱいに搭載した艦載機なら、何でも空中給油機としている。

空中給油機の将来

直接戦闘に関わらない空中給油機は目立ちにくい存在であり、アメリカでさえ装備や機材の更新には予算が中々回せないことになっているようである。事実、現在でも現役生活を続けるKC-135は1956年に初飛行を果たした機であり、80年代に機体はそのままエンジンだけCFM56系列に換装されてKC-135Rへ発展したが、コクピットなどの進化は、基本的に60年代に製造されて以来の古典的装備にとどめられている。

のちにDC-10を空中給油機としたKC-10も採用されたが、KC-135を完全に入れ替えるには至らなかった。現在ではKC-135をKC-46で置き換える計画が進んでいる。

近年では中国・ロシアの空対空ミサイルが長射程化した事で、これまで以上に空中給油機が安易に活動できなくなる可能性も懸念されており、再び戦闘機そのものの航続力が見直され始めたり、ステルス空中給油機の検討が始まっていたりする。