Konstrukcja thumb|Załadunek czołgu przez otwarty dziób C-5 Galaxy jest samolotem transportowym zbudowanym w konfiguracji górnopłatu z charakterystycznym statecznikiem pionowym w kształcie litery T i skośnymi pod kątem 25 stopni skrzydłami. Napęd maszyny stanowią cztery silniki turbowentylatorowe General Electric CF6 zainstalowane na pylonach pod skrzydłami, a kształt C-5 jest podobny do jej mniejszego poprzednika C-141 Starlifter. C-5 Galaxy posiada 12 zbiorników paliwa wewnątrz skrzydeł z możliwością tankowania w powietrzu. Z tankowaniem w locie zasięg maszyny jest ograniczony jedynie wytrzymałością załogi. Galaxy posiada dwoje drzwi załadunkowych, jedne pod ogonem, a drugie pod unoszoną częścią dziobową, które umożliwiają załadunek z obu stron.
Przestrzeń ładunkowa maszyny ma wymiary 37 m długości, 4,1 m wysokości i 5,8 m szerokości, co daje pojemność 880 m³. Na górnym pokładzie ponad przestrzenią ładunkową znajduje się miejsce dla 73 pasażerów, nie licząc załogi. C-5 Galaxy jest zdolny do wystartowania z pełnym obciążeniem z pasa startowego o długości 2530 m i wylądowanie na odcinku o długości 1490 m. Prędkość przeciągnięcia przy lądowaniu jest relatywnie niska i wynosi 114 węzłów, czyli 210 km/h. Podwozie główne maszyny jest czterogoleniowe, na każdej goleni jest 6-kołowy wózek.