美国战术空军、海军、海岸警卫队及加拿大、伊朗、哥伦比亚、土耳其、巴西、瑞典和阿根廷等10多个国家都使用了此型。1961年8月25日首次试飞，1962年4月开始交付，1975年2月停产。从1963年美国空军战术空运司令部得到这种型号飞机后，这种飞机在越南战场在战术运输中首当其冲。从1965年至1969年，6架C-130E被改装为WC-130E。与WC-130B相比，WC-130E航程更大，并增强了数据传输线路技术。
WC-130在美国空军气象勤务部换装WC-130B机队后，便开启WC-130系列机型长达四十余年、甚至更延续的服役生涯。虽然WC-130是由C-130运输机改装而来，但与WB-29、WB-50截然不同的是WC-130在出厂前，已针对气象勤务部的需求，妥善的将各式气象装备安装在全新的C-130机体上，故WC-130可视为全新的机种，非若WB-29、WB-50是在老旧的机体上进行大幅的改装工程。
WC-130系列包括A、B、E、H与J等机型，不仅在美国空军使用，也销售给巴基斯坦、菲律宾、哥伦比亚等九个国家使用，就连英国皇家空军也曾改装一架C-130为军事气象飞机，因此，WC-130可算是西方世界使用最广泛的专业军事气象飞机。
越战期间，美军为了瘫痪越共在“胡志明小道”的行动，开始规划执行代号“Popeye”的军事任务，就是利用3架WC-130A飞机，轮番对“胡志明小道”实施人工增雨作业。自1966年起，先在泰国进行测试，直到掌握中南半岛的大气环境状态后，于1967年3月开始对“胡志明小道”展开翕动，自此该区域经常突然出现暴雨、山洪爆发、洪水冲断桥梁和毁坏堤坝的现象，其破坏程度并不亚于轰炸。起初北越认为是自然现象，后来才知道这是美国使用气象飞机实施人工增雨的结果。在1971年6月是美军进行人工增雨的最盛时期，大批北越运输车辆陷在泥泞之中，一周之内经过“胡志明小道”的车辆由原来的9，000辆减少至900辆。
