С-97С стал последней серийной транспортной модификацией «Стратофрейтера» - все последующие самолеты этого типа строились уже как заправщики. Первым серийным вариантом заправщика стал КС-97Е (фирменное обозначение - модель 367-4-29 - как ни странно, осталось таким же, как и у С-97С), построенный в количестве 60 единиц (51-183 - 51-242). Эти машины оборудовались более мощными, по сравнению с предшественниками, двигателями FM360-35C (3500 л.с.). В грузовой кабине разместили четыре металлических дополнительных топливных бака общей емкостью 27 255 л - таким образом, емкость топливной системы КС-97Е возросла по сравнению с С-97С почти вдвое. КС-97Е, как и последующие модификации, представлял собой конвертируемый самолет: штанга дозаправки и кабина оператора монтировались на специальной панели, установленной в хвостовом грузовом люке. В случае необходимости эту панель можно было заменить штатным двухстворчатым грузовым люком и, сняв дополнительные топливные баки (трубопроводы и насосы оставались), получить, таким образом, транспортный самолет. Но и в заправочном варианте сохранялась возможность перевозки личного состава - 65 солдат либо 49 раненных на носилках.
Первый КС-97Е вышел на испытания 14 июня 1951 г., но уже в следующем году на линии завода в Рентоне эту модификацию сменила следующая - KC-97F (модель 367-76-29). Торжественная церемония принятия её на вооружение состоялась 23 апреля 1952 г. В общей сложности было построено 159 КС- 97F, получивших номера от 51-243 до 51-397 и от 51-7256 до 51-7259. Главным отличием от предшественника стали ещё более мощные моторы R-4360-59B (3800 л.с.). Самолеты КС- 97E/F поступали на вооружение САК. Поскольку к тому времени поршневые бомбардировщики В-50 уже сошли со сцены, главной задачей для «Стратофрейтеров» стала дозаправка в воздухе реактивных средних бомбардировщиков В-47. Согласно штатам, каждому крылу из 45-ти таких бомбардировщиков придавалось 20 KC-97E/F. Первыми получили КС-97 305-е и 306-е средние бомбардировочные крылья (СБАКР), дислоцированные на авиабазе Мак-Дилл (шт. Флорида). В общей же сложности КС-97 разных модификаций вооружили заправочные эскадрильи 29-ти СБАКР, вооруженных В-47, и двух средних разведывательных авиакрыльев, летавших на самолетах RB-47. Привлекали «Стратофрейтеры» и для дозаправки самолетов тактической авиации в первую очередь при трансатлантических перелетах. В августе 1953 г. самолеты KC-97E/F обеспечивали перелет полусотни истребителей-бомбардировщиков F-84G «Тандерджет» с континентальной части США в Великобританию и Французское Марокко. Подобные перелеты, казавшиеся невероятным достижением, уже спустя несколько лет стали рутинными, а дозаправка в воздухе стала обычным делом в американской тактической авиации. Для обеспечения трансатлантических перелетов тактической авиации в 1955 г. сформировали 4050-е и 4060-е заправочные авиакрылья (ЗАКР), дислоцированные соответственно, на авиабазах Вестовер (шт. Массачусетс) и Доу (шт. Мэн), а впоследствии - ещё несколько частей, в т.ч. 4081-е ЗАКР на авиабазе Эрнест Хармон (Ньюфаундленд, Канада). В 1957 г. заправочную эскадрилью с КС-97 ввели в состав 407-го крыла стратегических истребителей, вооруженного самолетами F-101 «Вуду» (Грейт Фоллс, шт. Монтана), но здесь «Стратофрейтеры» эксплуатировались недолго - около года. Наконец, в 1958 г. КС-97 поступили в 4397-е учебное ЗАКР (Рандольф, шт. Техас), где они эксплуатировались до 1963 г.
Фюзеляж С-97 имел в сечении форму перевернутой «восьмерки»
Самолет-заправщик KC-97G
Последним серийным вариантом «Стратофрейтера» стал KC-97G (модель 367-76-29 - так же, как и KC-97F). Таких машин построили гораздо больше, чем всех предыдущих модификаций - 592 (заказано было ровно 600, но на восемь последних самолетов заказ отменили). Они получили номера 51-7260/7271, 52-826/938, 52-2602/2806, 53- 106/365 и 53-3815/3816. Цена одного KC-97G составляла 1205 тыс. долларов. Самолеты этой модификации получили более совершенное бортовое оборудование, позволившее сократить состав экипажа с пяти человек до четырех (из состава экипажа исключили бортрадиста). Перекомпоновали ДТБ в фюзеляже, уменьшив их размер, и перенеся часть запаса топлива в подкрыльевые баки - это позволило увеличить вместимость (без демонтажа ДТБ) до 96 солдат или 69 носилочных раненных.
Поставки самолетов KC-97G в части САК начались 29 мая 1953 г. 8 февраля следующего года состоялась торжественная церемония передачи заказчику 500-го «Стратофрейтера» с момента начала производства. Последний же, 888-й «Стратофрейтер» был выпущен в Рентоне 18 июля 1956 г. - он стал и последним поршневым самолетом, построенным фирмой «Боинг». 16 ноября эту машину передали в состав 98-й заправочной эскадрильи. А уже со средины 1957 г. в частях заправочной авиации на смену КС-97 начали поступать реактивные КС-135А. Пожалуй, последней громкой акцией с участием «Стратоврефтеров» стал кругосветный беспосадочный перелет трех бомбардировщиков В-52В, состоявшийся 16-18 января 1957 г. В ходе этого перелета, продолжавшегося 45 часов 19 минут, «бомберы» трижды дозаправлялись в воздухе от самолетов КС-97. По мере расформирования средних бомбардировочных крыльев КС-97 передавались в части ВВС Национальной гвардии.