2001 年时，美国空军启动了新型加油机研发项目，计划取代艾森豪威尔总统时代就开始使用的KC-135加油机，多家公司先后参与竞标。2001年，时任空军部长詹姆斯·罗奇建议租用波音公司的KC-767加油机，该机当时已经列装到意大利空军和日本空中自卫队。美国国会禁止租用或单一采购方式之后，空客A330 加油机的衍生机型KC-45加入竞标，但同样遭到了强烈的反对。2011年，波音公司凭借767为原型机的研发方案中标，美国空军将其命名为KC-46加油机。
2、取得合同
根据波音公司的研发方案，KC-46加油机的尺寸比KC-135 增加了15% 至20%，货运量几乎增加了3 倍，乘客容量增加了2 倍，甚至超过了KC-10，尤其是在加油这项关键指标上，最快加油速度比以往提高了3 倍之多。美国空军认为KC-46 加油机虽然只是略微进行了加长和加宽，但是整体功能却在成倍增加，通过提高加油效率增加了可执行的作战任务种类，就像当初C-17 取代C-141 运输机那样，可以称得上是“规则改变者”类的设计。
2014年正在组装的第一架KC-46
赢得了美国空军KC-46A项目的竞标之后，波音公司开始对合同规定的9项关键性能参数要求（KPP）和5 项关键系统指标（KSA）进行攻关，部分设计工作已经提前完成。
首架生产型KC-46首飞
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