目前的加油機主要采用兩種加油方式，也就是軟管加油和硬管加油。
軟管加油係統主要由輸油軟管卷盤裝置、壓力供油機構和電控指示裝置組成。膠皮軟管一般長16～30米，外端有加油錐管及傘狀錐套。受油機機頭或翼尖上伸出一個固定收放式受油管。加油時，加油機拋出軟管，受油機從後下方接近加油機，然後慢慢加速，靠衝力將受油插頭插入錐管，頂開加油管未端的單向活門，開始接受加油。加油過程由電子裝置控製。這種加油裝置結構簡單，便於拆裝。每套裝置每分鍾可輸油1.6千升，一架加油機可以安裝數套，同時為數架飛機加油，吊艙式軟管加油係統還可以由戰鬥機或攻擊機攜帶，進行“夥伴加油”。
硬管加油係統安裝在加油機機身內。加油機尾部裝有一根可伸縮的半剛性加油管，由主管和套管兩部分組成，全長約14米，伸縮範圍約6米。當受油機飛至加油機後下方適當位置，加油機伸出輸油管，插入受油機機頭上方的受油口，自動鎖定後即開始加油，這種裝置每分鍾最多可輸油6.5千升。裝備硬管加油係統的加油機在尾部設有一個加油操縱艙，由1名加油操縱員控製加油過程。
空中加油不同於地麵加油，稍有不慎，即可能釀成大禍，必須嚴格遵循加油程序。加油程序一般分為四個階段：第一階段是會合階段。由於加油機和受油機的速度不同，必須約定會合空域、航線、時間，會合時，受油機要比加油機的飛行高度低60米，以防相撞。第二個階段是對接。兩機對接時，除加油和通話開關外，飛行員不得按動其他電鈕，以防誤觸武
器開關或其他開關，引起危險。第三階段是加油。受油機與加油機在這個時候的高度、速度及相互位置都必須嚴格一致，當受油機加進一部分油時，飛機的重量就會增加，而加油機的重量減輕：兩機必須隨時調整自己的速度、高度。第四階段是解散。這個時候，必須是受油機減速，然後再作脫離動作。
目前，世界上有不少國家都裝備了空中加油機，總數量超過千架。其中最為先進的當屬美國的KC－135、KC－10和俄羅斯的伊爾－78。
KC－135由美國著名的波音飛機公司製造，是從馳名世界的波音707客機的基礎上發展而成的。自1954年美國空軍購買了首架KC－135起，截止到目前一共購買了700多架。KC－135共有1O個機身油箱（位於前後機身和機尾上），1個中央翼油箱，每個機翼上還各有1個主油箱和一個備用油箱。最大載油量118.11千升，可供加油量60.2千升。KC－135可以給各種性能不同的飛機加油，在加油時排除了讓受油機降低高度及速度的麻煩，既提高了加油安全性，也提高了受油機執行任務的效率。它采用伸縮套管式空中加油係統，加油作業的調節距離為5.8米，可以在上下53度和橫向30度的空間範圍內活動。更讓人驚奇的是，它可以同時給幾架戰鬥機進行加油。當它僅用一個油箱加油時，每分鍾可加油1.514千升。前後油箱同時使用時，每分鍾可以加油3.028千升。KC－135的機組共4人：正、副駕駛，領航員及加油操縱員。加油操縱員的任務是完成加油機與受油機之間的聯絡、對接及控製加油量的工作。
KC－135初顯身手是在60年代的越南戰爭期間。1964年6月9日，4架KC－135加油機首次參加實戰，為美國空軍的8架F－100戰鬥機加了油。從那以後，KC－135就一直活躍在越南戰場上。
但最值得一提的是在這次戰爭中，KC－135還創造了一個史無前例的空中奇跡。那是在1967年5月31日，美國空軍的一架KC－135正在越南北部灣上空給兩架F－100戰鬥機進行空中加油。突然，從遠處天際又鑽出兩架A－3型加油機，請求KC－135為它們加油。原來，兩架A－3是由舊式轟炸機改裝的螺旋槳加油機，它自身用燃油同加給其它飛機的燃油不一樣，因此雖然“肚子”裏裝滿了油，但自己卻不能用。