Krátce před zahájením vývoje typu Lockheed C-130 Hercules oslovilo americké vojenské letectvo, respektive jeho transportní odnož MATS, s požadavkem na modifikaci pístového typu Douglas C-124 Globemaster II na turbovrtulový pohon. Potřebovalo totiž nový strategický transportní letoun schopný přepravovat americké vojáky a bojovou techniku kdekoliv po světě. Firma Douglas požadavku vyhověla, ale bylo to řešení spíše improvizované. MATS uznalo, že potřebuje úplně nový letoun. Douglas připravil projekt DTS-1333, což byl čtyřmotorový hornoplošník se zadní nákladovou rampou. MATS trvalo na schopnosti nakládání letounu přímo ze sklápěček nákladních aut, trup byl tedy poměrně nízko nad zemí.

Americké letectvo USAF vybralo pro nový letoun označení C-133 a objednalo 35 kusů. Byl to poslední kontrakt na nový letoun, který firma Douglas od USAF obdržela. Jako pohon nového transportního letounu byly zvoleny turbovrtulové motory Pratt & Whitney T34-P-3, které roztáčely třílisté vrtule.  Jelikož výrobce tlačily termíny rozhodl se nestavět prototyp, ale zahájit rovnou sériovou výrobu. Tento postup poté použila i u dopravního typu DC-8.  Tam to bylo ale o něco riskantnější, jelikož DC-8 byl vyvíjený celý nově. C-133 vycházel u již osvědčených konstrukcí. Jeho trup víceméně odpovídal typu Douglas C-74 Globemaster I, křídlo zase vycházelo z typu C-124 Globemaster II. Zajímavostí bylo umístění krytu radaru v přídi trupu, který vypadal jako by byl k letounu „přilepen“ dodatečně.

První C-133A poprvé odstartoval ke stominutovému letu dne 23.4.1956. USAF zařadilo první letoun do služby v srpnu 1957. V roce 1958 získal C-133 označení Cargomaster a ustanovil nový rychlostní rekord ve své kategorii při přeletu Atlantiku. USAF začalo své C-133 poměrně intenzivně používat při zásobování amerických vojenských základen po světě.  Po 36 vyrobených C-133A začala firma Douglas dodávat verzi C-133B.

Ta byla vybavena novými nákladovými vraty a výkonnějšími motory. Později byly i na standard verze B přestavěny i původní C-133A. Výroba typu C-133 byla ukončena v roce 1961. Celkem bylo vyrobeno 50 kusů.

Službu Cargomasterů v řadách USAF provázely problémy s poruchovými motory Pratt & Whitney T34-P-3. Tyto výkonné motory také ke po nějakém čase, díky vibracím, vytvářely únavové trhliny v trupu. Dokonce se jeden čas uvažovalo o jejich výměně za typ Allison T-54, ale nakonec k ní nedošlo. Ve své době se ale jednalo o největší transportní typ USAF a tak byly C-133 celkem intenzivně využívány. Mimo jiné také pro přepravu mezikontinentálních raket Atlas nebo balistických Minuteman a Thor. Rovněž se významně podílely na americké invazi do Vietnamu.

S nástupem proudových typů Lockheed C-141 Starlifter a Lockheed C-5 Galaxy docházelo k postupnému vyřazování Cargomasterů. Poslední z nich byl vyřazen v roce 1971. Tři letouny poté odkoupila americká letecká společnost Northern Air Cargo (později Cargomaster Corporation), která je používala k přepravě potrubí na stavbu ropovodů a jiných nadrozměrných nákladů na Aljašce. Poslední let typu C-133 se odehrál v srpnu 2008, kdy byl poslední stroj tohoto typu přeletěn z Aljašky do muzea na základně Travis v Kalifornii.

foto: USAF Photo via http://www.angelfire.com/wa2/c133bcargomaster/c133bproject.html, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5274961