C-17A“环球霸王III”运输机标称最大载重为77.3吨，部分统计数据的最大载重范围为77~77.5吨，具体载荷能力根据任务场景有所区别。
在装备运输场景下，C-17A的货舱尺寸为长26.82米、宽5.48米、高3.76米，在最大载重状态下可容纳美军绝大多数现役作战装备：可直接容纳1辆整备状态的M1系列主战坦克，也可选择装载3辆斯特赖克装甲车，或是3架AH-64“阿帕奇”武装直升机，战略投送适配性较强。
在人员运输场景下，常规构型可搭载134名全副武装的士兵，或是102名伞兵；转换为医疗构型后，可容纳36副担架，同时搭载54名轻伤员及医护人员，满足战伤转运需求；特殊情况下可实现超员运输，2021年喀布尔撤离任务中，该机型曾创下一架次运输823人的记录。
在空投作业场景下，C-17A单次可连续空投总重约49.9吨的物资，单物品最大空投重量可达27.2吨，货舱可满足18个标准463L货盘的空运装载需求，适配大规模空降补给任务，能够满足美军主流的战略空投作战要求。
