С момента поступления в состав строевых частей «Каргомастеры» играли важную роль в военно-транспортных перевозках, причем, не только благодаря своей грузоподъемности, но и скорости: в 1958 г., во время первого трансатлантического рейса, пара С-133А установила рекорд скорости перелета транспортных самолетов через Атлантический океан, завоевав «Голубую ленту Атлантики». При рейсах через Атлантику С-133 перевозил 40 тонн груза.
Главными пунктами назначения для «Каргомастеров» в ФРГ являлись авиабазы Висбаден и Рейн-Майн, в Великобритании - Милденхолл и Гринем Коммон. Весьма частыми гостями транспортные гиганты были и на авиабазе Уилус в Ливии. В зоне Тихого океана С-133 летали на Гавайи, о. Уэйк и Окинаву, а также на японские авиабазы Йокота и Тачикава. Наиболее продолжительными беспосадочными рейсами «Каргомастеров» стали перелеты из Тачикавы на авиабазу Тревис 22 мая 1959 г. (продолжительность 17 ч. 20 мин., дальность 8288 км, средняя скорость 478,3 км/ч) и с авиабазы Хикам (Гавайские о-ва) в Довер (соответственно, около 16 часов, 7805 км и 487,8 км/ч). Однако на официальные рекорды биография «Каргомастера» не богата: ФАИ зарегистрировала только один такой рекорд, установленный 16 декабря 1958 г.: подъем груза массой 53480 кг на высоту 3050 м. Установил его экипаж подполковника Джона Томсона на самолете с с/н 56-2008.
Большая грузоподъемность С-133 и солидные размеры грузовой кабины сделали возможным перевозку по воздуху тех грузов, которые ранее можно было доставлять только по суше или по воде. В первую очередь это касалось баллистических ракет, и именно их транспортировка стала одной из основных задач, возлагаемых на «Каргомастеры». Первая такая операция была выполнена 3 ноября 1959 г., когда С-133А (с/н 57-1614) перевез с калифорнийского аэродрома Мирамар на авиабазу Уоррен (шт. Вайоминг) МБР «Атлас». «Каргомастеры» без труда возили и БРСД «Тор» и «Юпитер», а вот МБР «Титан» приходилось перевозить в расстыкованном виде. Чтобы и эта ракета умещалась в фюзеляже в сборе, фирма «Дуглас» разработала измененные хвостовые ворота, позволявшие увеличить полезную длину грузовой кабины на искомый один ярд (0,91 м). Это новшество опробовали на С-133А с/н 57-1613.
18 марта 1960 г. на авиабазу Тревис прибыл первый С- 133В. Машина вошла в состав здешней 84-й эскадрильи. Авиабаза находилась у городка Фэйрфилд, на берегу залива Суисун. Местные жители, часто наблюдавшие заход «Каргомастеров» на посадку над заливом, окрестили их «Суисунскими сосисками». А среди военных бытовало и другое прозвище С- 133, форма фюзеляжа которого порой вызывал определенные ассоциации: «Летающий кондом»...