平时，RC-135主要用于对世界范围内的目标国进行高空远程战略侦察。RC-135原本是美国空军一种专门执行空中电子侦察任务的飞机。美苏冷战期间，美国为全面监视苏联弹道导弹基地及试验情况，于20世纪60年代初在C-135运输机的基础上改装了RC-135高空电子侦察机。该机型能在公海上跟踪导弹弹头的飞行状态，并推测弹道导弹的性能及相关数据，判断发射点和弹着点的位置。此外，RC-135还能有效侦察各种电子设施信息，为电子战提供参数。
战时，RC-135能够迅速捕捉和分析战场上的各种电子威胁，然后将分析的结果与其它电子战系统进行协同，最后把目标的数据提供给打击力量。美国空军战时对RC-135使用的惯例是与E-3空中预警机和“联合星联手，向决策者、战场指挥官和战斗机飞行员提供适时的战斗管理情报。
RC-135的身影近年来频频出现在战场上、热点地区和例行性侦察行动中：在入侵巴拿马的“正义事业中，RC-135首次参加实战；在海湾战争“沙漠盾牌／沙漠风暴行动中，美军共派出4架RC-135侦察机对伊拉克进行不间断的侦察监视，平均每天有2架在空中飞行，每架飞机一次侦察时间为12小时；在科索沃战争中，RC-135成了美国空军所有投入实战的最有效的侦察工具。参战的RC-135每次都是从希腊的松达湾起飞，然后在距科索沃有相当距离的亚得里亚海上空巡弋，以对南联盟进行不间断的信号侦察。
据美国空军事后透露，这架RC-135飞机装备了一套特别的传感器集阵，可以监视南联盟军方任何的雷达信号活动，或者截获南联盟军方的无线电通讯，一旦获得南联盟军队活动的情况，RC-135就立即把情报传递给北约的战机，由其对目标实施连续的空中打击。
热点地区同样随时可见RC-135的鬼影：在撤离伊拉克库尔德人的“提供安慰”行动中，在执行所谓伊拉克南部禁飞区飞行南部观察和“禁飞行动”里，在“敏捷勇士”、“提供许诺”、“坚持民主”等军事行动中，RC-135总要插上一腿。它们在热点地区搜集的情报分别被送给战区司令官、美国国防部、美国国家指挥当局，所搜集到的数据资料则交由美国空中作战司令部、美国空中情报局和美国国家安全局处理、分析和储存。
在平时的侦察行动中，以亚太地区为例，美国空军的RC-135通常是部署在日本冲绳岛的美军基地，从该基地起飞后开始沿侦察目标国的沿海进行侦察，按惯例是从冲绳起飞后可先向北飞行，快到目标国领海领空时开始转弯向南飞行，沿着目标国东南沿海一带的海空边界平行飞行，一直到最南边，然后再调头往北飞行，一次起飞大约可以循环侦察飞行4次，最后返回冲绳基地。
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