最先进双人式控制驾驶舱。
MIL-STD-1553B总线。
两部任务电脑。
综合式诊断系统（IDS）
易操作的通讯/导航/识别管理系统。
双全球定位系统与惯性导航系统（GPS/INS）
数字式防滑刹车系统。
全新航电系统。
气象/地貌对照用彩色雷达显示。
简单化但高可靠性的燃油系统。
强化环境控制系统。
改进的项目均集中在机身内部，外表尺寸与基本的C-130并无多大的差异，外观上识别仅有发动机及螺旋桨不同而已。C-130J主要尺寸为翼展40.4米、全长19.8米、全高11.8米，机身延长的C-130J-30，长度34.4米，与C-130H-30相同。
C-130J采用新型艾利逊AE2100D3涡桨发动机，螺旋桨则使用复合材料制的道提公司R391型6片式桨叶，由于零件较传统叶片少几近一半，重量因而较轻了15%。AE2100D3最大持续推力可达3.424千瓦，比起原有的机型多29%，燃烧效率也增加23%。发动机的控制是以FADEC全权式数字电子控制方式，可以完全自动适应飞行中每一阶段的状况，油门采用自动化，减轻飞行员的工作负担并提高安全性，另外也具有自动推力控制系统及螺旋桨无推力自转功能，也外侧发动机因故障导致推力不对称时，飞机也可以自动执行推力制。与C-130H相比，C-130J增加了20%的巡航速度，和40%巡航高度，并省15%燃料。
