除了民航的客机和货机，波音 747 的巨大载重量还使它成为特种飞机的平台。NASA 将两架波音 747 改装成航天飞机的运载母机，最初用于航天飞机的滑翔试验，以后用于将航天飞机在佛罗里达的肯尼迪航天中心和加利福尼亚的爱德华空军基地之间运送。NASA 还改装了一架波音 747SP，用作同温层红外天文观测研究的 SOFIA 计划。通用电气将一架波音 747 用作发动机测试平台，波音则改装了 4 架波音 747 用作波音 787 的异地生产计划，将世界各地制造的大型机体模块运到西雅图组装。这些“梦幻运输机”（Dreamlifter）将是比空客的 A300ST“大白鲸”机内容量更大的运输机，为世界之最。
波音 747 也用作军用。美国空军将一些可随时征用的民航波音 747 飞机命名为 C-19，还有过计划用波音 747 货机补充 C-5 的运输能力，军用编号 C-33。但最有名的军用波音 747 是有名的“空军一号”，军用编号 VC-25。巨无霸的波音 747 代表了美国的工业技术，代表了美国的生活方式，代表了美国傲视世界的霸气，简直就是美国在蓝天的象征，是总统专机的理想平台。美国空军在 1987 年订购了两架波音 747-200，用以替换在肯尼迪时代开始使用的波音 707“空军一号”。有意思的是，美国空军舍弃已经投入航班服务的最新的波音 747-400 不用，而是选中已经过时的 -200，保留随机工程师和机载无线电员（总统的通信系统另有专人、专用设备），可能是对电子系统在核大战的极端情况下的可靠性不放心。作为“空军一号”的波音 747-200 在机头锥上加装了空中加油装置，特别是超量携载机油，通过不断的空中加油，可以连续在空中飞行达 7 天之久，以应付核大战的极端情况。顺便说一句，“空军一号”有两个含义，一个是无线电呼号，不管总统坐什么飞机（直升机除外，总统的直升机的呼号为“海军陆战队一号”），这架飞机就是“空军一号”。 “空军一号”的另一个含义是飞机的名字，这就只有用作总统专机的过去的波音 707 和现在的波音 747 用这个名字了。新“空军一号”本来准备在里根任期后期启用，但种种技术原因使工期严重拖延，使老布什成为新“空军一号”的第一个主人。
NASA 用改装的波音 747 作为航天飞机的运载母机
波音改装了 4 架波音747，用于把波音 787 的特大件从世界各地运到西雅图组装
通过打开后机身来装卸特大件
最有名的军用波音 747 要数“空军一号”美国总统专机
“空军一号”一到哪里，都是前呼后拥
布什经常乘着“空军一号”到处乱窜
巴林王室用一架波音 747SP 作为专机
沙特王室则有两架，这是其中的 -400 专机
日本政府也用两架 -400 作为专机
除了美国的“空军一号”，巴林、阿曼、文莱、印度、伊朗、科威特、巴基斯坦、卡塔尔、阿联酋也使用波音 747 作为王室或者政府专机，沙特王室有一架波音 747SP 和一架波音 747-400 专机，日本有两架波音 747-400 政府专机。
在 70 年代美国空军竟标新型加油机（ACTA）的时候，波音提出 KC-33 方案，用波音 747 改装加油机。最后 ACTA 被麦道得标，制造 KC-10。但伊朗在伊斯兰革命之前，就用英国的软管加油设备将一批波音 747 改装成加油机，至今依然在使用。另一个 70 年代的军用波音 747 计划是波音 747CMCA 巡航导弹载机，这是用来补充 B-1 轰炸机的，计划携带 50-100 枚巡航导弹，用旋转发射架发射。但美国空军最后决定部署更多的常规轰炸机，而没有继续这个计划。
真正实现了的军用波音 747 之一是 E-4“国家空中指挥中心”，这是美国国家指挥体系的空中战略指挥所，即使爆发核大战，也能保持对核反击和全球战略行动的指挥。美国空军 有4 架 E-4，常年保持 24 小时升空。另一架军用波音 747 还是试验性的，这就是 YAL-1“机载激光武器系统”，是国家导弹防御计划的一部分，用于试验在空中用激光击毁在上升阶段的弹道导弹。
还有一架准军事的波音 747 是常青国际航空公司的灭火飞机，经过专门改装后，可以携带两万加仑的灭火剂。常青国际是一家专门承接外包空运业务和代人照管特种飞机的日常运作的公司，专长承接美国空军和美国邮政的外包服务，NASA 的 SOFIA 由常青国际负责日常运作，波音的“梦幻运输机”也是交由常青国际负责日常运作。
美国曾经用波音 747 演示过给 F-111 加油
美国曾经演示过以波音 747 为基础的 KC-25 加油机
E-4B“国家空中指挥中心”是美国常备的应急指挥中心，可以在核大战条件下生存和指挥反击
YAL-1“空中激光武器系统”是国家导弹防御计划的重要组成部分，用于试验在空中用大功率激光击毁来袭的弹道导弹
常青国际的灭火专用波音 747，不知道是否在历年的加利福尼亚的森林大火中使用过