在上世纪50年代末，美国陆军期望取得一种新的起重直升机，未来将替代几年前执役的CH-37重型直升机，后者尽管功能不错，但它选用活塞发动机作为动力，无法与涡轮轴发动机相媲美。其时西科斯基公司正在研发民用版起重直升机，相关规划正好转为军用，这便有了CH-54重型起重直升机。
CH-54是一架非常规规划的飞机，它没有固定客/货仓，前部驾驶舱就像是悬吊在机体脊柱下，脊柱、尾梁部分用铝合金和钢制成，以确保结构强度，起落架为三点式，主起落架装置在向两边扩展的支撑柱上，这样做才能够扩展机腹空间，便利吊运大尺度货品。
量产型CH-54有两种动力配备，A型装置的是普惠T73-P-1涡轮轴发动机，单台输出4500马力，B型装置的是两台普惠T73-P-700涡轮轴发动机，单台输出4800马力，发动机并排装置在机体上方，驱动铝合金制成的铰接6叶主旋翼和4叶尾桨，主旋翼直径约22米。CH-54B型最大飞行速度240千米/小时，最大航程370千米。
CH-54B型直升机最大载荷约12吨，足以起吊一般的榴弹炮、货车、移动指挥所、移动医务舱等配备，规划师专门规划了一种用于人员运送的矩形吊舱，最高纪录一次性运送了90人。
原型机在1962年首飞，美国陆军在次年订货了第一批，一共制作了105架。这些飞机很快投入越南战场，这些直升机常常用于榴弹炮、巡逻艇、工程车的运送作业，便利美军快速树立基地，有时也会用它挂载一枚10000磅的BLU-82炸弹，用来摧毁森林拓荒暂时起降点。
该机另一项重要作业是收回其他飞机，前哨常常有飞机/直升机受伤，许多迫降的飞机其实“还能够抢救一下”，地面部队担任找到飞机残骸、解救幸存机组，CH-54则能够把有价值的机体部分快速吊运回后方，依据计算，CH-54在整个越战期间收回了超越380架各类飞行器，节省了几亿美元。
不过CH-54的执役时刻较短，美国陆军只运用到70年代，国民警卫队运用到90年代，它的民用版别被称为CH-64，一共制作了100架，现在仍有一些在运用。
