Самолет имел "свиное рыло" и оптическую систему траекторных измерений с одним окном по правому борту, закрытым большой сдвижной крышкой на манер RC-135S. Правое полукрыло и мотогондолы были покрашены в черный цвет - больше по традиции, чем по необходимости (аппаратура, которая стоит на самолете, невосприимчива к солнечным бликам, да и расположение окна "не способствует").

Сенсор OAMP (Optical Aircraft Measurement Program) засекает спектр объекта и определяет его по четырем параметрам: пространственному (местонахождение объекта); временному (температура объекта); радиометрическому (яркость объекта в инфракрасном излучении); спектральному (цвет объекта в инфракрасном излучении). Система сенсоров телескопа, впервые могла осуществлять измерения одновременно в спектральном и телеметрическом режиме. OAMP использует систему цифрового контроля, отслеживающую объекты размером с малолитражный автомобиль, которые излучают тепло в атмосферу.

Первый боевой вылет RC-135X состоялся 16 июля 1989 г. В феврале 1993 г. самолет был передан 55-му СРК, а затем разоборудован и законсервирован в связи с сокращением бюджета. В начале 1998 г. было принято решение вернуть машину в строй и оборудовать по программе "Кобра Болл 2" (отсюда обозначение RC-135X СВ2). После доработки датчики системы траекторных измерений и видеокамеры будут располагаться с обоих бортов, а не только справа. Возможно, телескоп для слежения за боеголовками ракет будет установлен во вращающейся башенке сверху фюзеляжа, чтобы исключить "слепые зоны". С правого борта за крылом будет установлен мощный лазерный дальномер для определения дальности до цели.