Усовершенствование самолетов C-5 к версии C-5M «Супер гэлакси» началось в 2010 году после завершения испытаний первых трех опытных образцов, которые уже переданы ВВС США. Первый серийный C-5M «Супер гэлакси» был поставлен 19 января 2011 года.

Целью модернизации состоящих на вооружении ВВС США ВТС C-5 является увеличение эксплуатационного ресурса и улучшение летно-технических характеристик для их дальнейшего использования в стратегических воздушных перевозках до 2040 года.

Проект модернизации ВТС к варианту C-5M «Супер гэлакси» осуществляется в два этапа. В рамках первой фазы с целью уменьшения рабочей нагрузки на экипаж и увеличения ситуативного понимания была реализована программа усовершенствования бортового радиоэлектронного оборудования AMP (Avionics Modernization Program). Вторая фаза модернизации представляет собой программу повышения надежности и замены двигателей RERP. Она предусматривает оснащение С-5 новыми турбовентиляторными двигателями F138-GE-100 производства «Дженерал электрик», а также модернизацию или замену 70 других основных компонентов и подсистем самолетов.

В общей сложности на вооружении ВВС США состоят 111 самолетов C-5 «Гэлакси» различных версий. Планируется, что к 2016 году «Локхид Мартин» возвратит ВВС США 52 самолета C-5M «Супер гэлакси», прошедших оба этапа модернизации (49 C-5B, два C-5C и один C-5A).