В США компания Boeing была первой, которая оценила потенциал газотурбинных двигателей для оснащения нового поколения гражданских транспортных самолетов и сделала шаги в разработке и проектировании таких машин. Процесс начался, когда были инициированы исследования по созданию варианта тяжелого военно-транспортного самолета C-97 Stratofreighter с турбореактивными или турбовинтовыми двигателями, ведущим свое начало от самолета B-29 Superfortress. В августе 1952 года компания сделала очень рискованный шаг, затратив 16 миллионов долларов на постройку опытного экземпляра полностью нового пассажирского самолета с турбореактивными двигателями. Для обеспечения высокой степени секретности этого проекта ему было присвоено обозначение Model 367-80. Среди служащих Boeing он был известен как "Dash-80", хотя высший эшелон компании знал, что он будет назван Boeing Model 707.

Руководство компании Boeing понимало, что собственных средств будет недостаточно для начала крупносерийного производства гражданских авиалайнеров. Поэтому первоначальный проект разрабатывался как высокоскоростной военный транспорт или воздушный заправщик в расчете на получение военного контракта. Аэродинамическая схема самолета была похожа на схему реактивного бомбардировщика B-47 Stratojet. Новый авиалайнер унаследовал характерное крыло реактивного бомбардировщика с углом стреловидности 35° и силовую установку с двигателями установленными на пилонах. Для большей безопасности каждый из четырех двигателей установили на отдельном пилоне.

Самолет "Dash-80" впервые поднялся в воздух в июле 1954 года. Компания Boeing достаточно успешно продемонстрировала военным потенциал самолета для использования его в качестве танкера. Менее чем через три месяца после первого полета прототипа компания получила контракт на поставку первой партии самолетов-заправщиков KC-135A Stratotanker. Грузовой вариант самолета получил обозначение С-135 Stratolifter. От последующих самолетов семейства эти самолеты отличались более узким, овальным фюзеляжем. Внутри компании они первоначально шли под обозначением Model 717, которое позже было присвоено пассажирскому самолету компании McDonnell Douglas MD-95, права на который в 1997 году были переданы компании Boeing.

Первый гражданский контракт поступил от авиакомпании Pan American, которая в октябре 1955 года заказала шесть машин первого серийного варианта Model 707-120. Первый самолет этой модели поднялся в воздух в декабре 1957 года. На самолете использовались ТРД Pratt Whitney JT3C-6 тягой по 6100кгс. Boeing 707-120 совершал полеты на маршрутах протяженностью до 5000км на внутренних авиалиниях США. Для полетов в Европу был разработан вариант с более экономичными ТРДД JT3D-3B и увеличенным запасом топлива, благодаря чему дальность полета превысила 6700км.

Благодаря удачной схеме расположения двигателей на пилонах, на самолет могли устанавливаться различные двигатели. Турбореактивные двигатели JT3С были вскоре заменены на турбовентиляторные Pratt Whitney JT3D или JT4A. Компания BOAC выбрала для своих самолетов двигатели Rolls-Royce Conway Mk.508. На поздние модели 707-320 устанавливался двигатель Pratt Whitney JT3D-7 тягой 8600кгс, что в два раза превышало мощность двигателей прототипа.

Дальнемагистральный вариант Boeing 707-320 отличается увеличенными размерами фюзеляжа и крыла, большими запасом топлива и дальностью полета. Первый полет самолет выполнил в январе 1959 года, а его эксплуатация началась в августе того же года. Серийно выпускался и конвертируемый грузо-пассажирский вариант 707-320C. Самолет мог эксплуатироваться в смешанном пассажирско-грузовом или только грузовом варианте. Самолет 707-320В стал основой для создания специальных самолетов для ВВС США.

Серийный выпуск пассажирских авиалайнеров продолжался до 1978 года. Всего было построено около тысячи самолетов, многие из которых позже были переделаны в военные варианты. Военные версии самолета оставались в производстве до 1991 года. "Dash-80" стал одним из наиболее модифицируемым самолетом в истории авиации, на нем испытывались новые аэродинамические и конструктивные решения, которые были воплощены в последующих реактивных транспортных самолетах компании.

• Model 707-120 (1957 год) первая серийная модификация
• Model 707-120B (1960 год) вариант с более мощными турбовентиляторными двигателями JT3D-1, аэродинамическими улучшениями крыла и хвостового оперения
• Model 707-220 (1958 год) вариант для жаркого климата и высокогорных регионов, оснащенный турбореактивным двигателем Pratt Whitney JT4А-3. С появлением турбовентиляторных двигателей, необходимость в этом варианте отпала
• Model 707-320 (1959 год) трансокеанский вариант на 189 пассажиров с увеличенными размахом крыла и удлиненным фюзеляжем, оснащенный двигателями JT4A-3.
• Model 707-320B (1960 год) вариант 707-320, доработанный под турбовентиляторные двигатели JT3D-1
• Model 707-320С (1962 год) грузопассажирский вариант с двигателями JT3D-7, усиленным полом и большой грузовой дверью. Большинство самолетов использовалось в чисто грузовом варианте
• Model 707-420 (1960 год) вариант для компании BOAC с двигателями Rolls-Royce Conway 508
  
  
• C-135 Stratolifter (1954 год) дальний военно-транспортный самолет, созданный на базе прототипа "Dash-80"
• KC-135 Stratotanker (1954 год) самолет-заправщик, созданный на базе прототипа "Dash-80"
• NC-135 (1963 год) летающие лаборатории
• NKC-135ALL (1973 год) летающая лаборатория для испытания экспериментальной лазерной системы оружия
• EC-135 (1965 год) семейство самолетов, оборудованных специальным радиоэлектронным оборудованием
• RC-135 (1963 год) семейство самолетов радиоэлектронной разведки, оснащенные различным оборудованием
• WC-135W (1965 год) самолет радиационной разведки
• OC-135 Open Skies (1993 год) самолет наблюдения, созданный по программе Open Skies
  
  
• C-137 Stratoliner (1958 год) семейство дальних военно-транспортных самолетов, созданных на базе Boeing 707-120
• KC-137 Stratotanker (1986 год) самолет-заправщик, созданный на базе Boeing 707-300C
• VC-137 (1962 год) транспортный самолет VIP с бортовым узлом связи и салоном на 22 пассажира. Самолет предназначен для перевозки президента, членов правительства и конгрессменов. Было построено три самолета VC-137A с турбореактивными двигателями, которые после установки турбовентиляторных двигателей JT3D-3 получили обозначение VC-137B. Кроме этого, было построено два VC-137C с увеличенным пассажирским салоном
• CC-137 Husky (1972 год) дальний военно-транспортный самолет, VIP-транспорт или самолет-заправщик для ВВС Канады
  
  
• C-18 (1980 год) военно-транспортный вариант на базе Model 707-320B. Часть из этих самолетов была переоборудована в самолет специальных электронных операций EC-18
• EC-18B (1986 год) самолет, оборудованный электронной аппаратурой по программе ARIA (Advanced Range Instrumentation Aircraft) с большим локатором в передней части самолета
• TC-18 учебно-тренировочные самолеты для тренировки пилотов самолетов E-3, E-6, EC-18
  
  
• E-3 Sentry (1972 год) самолет ДРЛО, оснащенный надфюзеляжной вращающейся РЛС
• E-6 Mercury (1987 год) самолет дальней связи, воздушный командный пункт
• E-8 Joint STARS (1988 год) самолет дальнего наблюдения, разработанный фирмой Northrop Grumman на базе Boeing 707-320C