KC-135R – 432 KC-135A/E po wymianie silników na GE/Snecma CFM-56-2B (w wojsku F108-CF-100), przebudowane w latach 1984-2010, część wyeksportowano do Francji, Turcji i Singapuru. RC-135W Air Seekers – Wielka Brytania zamówiła trzy KC-135R przebudowane na samoloty rozpoznawcze, zastąpiły Nimrod R1. KC-135R(RT) – osiem samolotów mogących pobierać paliwo od innych cystern przez przednie gniazdo do tankowania. KC-135Q – 56 KC-135A z rozdzielonymi zbiornikami przystosowano do przenoszenia paliwa JP-7 dla Lockheed SR-71 Blackbird. KC-135T – KC-135Q po wymianie silników na CF-M56, zmodernizowana awionika. RC-135T – jeden KC-135T przebudowano na wersję rozpoznawczą, używany do szkolenia załóg, utracony w 1985. NC-135A – trzy C-135A do monitorowaniu prób broni nuklearnej. NKC-135A – 21 KC-135A do testowania walki elektronicznej, NKC-135E po unowocześnieniu silników. RC-135C Big Team – 10 RC-135B zmodernizowano w 1967 do wersji rozpoznania elektronicznego ELINT. RC-135U Combat Sent – trzy RC-135C przebudowane w 1971 do ELINT. RC-135V Rivet Joint – 7 RC-135C i 1 RC-135U zmodernizowano w latach 1973-1977. RC-135D Rivet Brass – 1 KC-135A i 3 C-135A wyposażone w radar boczny SLAR, do zadań patrolowych, 1962. RC-135E Rivet Amber – jeden C-135B z radarem matrycowo-fazowanym, utracony w 1969. RC-135M Rivet Card – sześć C-135B