Также, как и в случае с С-47, прототипом С-34 явился гражданский воздушный лайнер. В данном случае - DC-4E, построенный по техническим требованиям, первоначально разработанным авиакомпанией «Юнайтед Эр Лайнс». «Юнайтед» быстро достигла соглашения с компаниями «Америкен Эрлайнс», «Истерн Эрлайнс», «Пан Америкэн Эйруэйс» и TWA о распределении поставок.

Самолет имел четыре недавно разработанных звездообразных 14-цилиндровых двигателя R-2180 «Твин Хорнет» фирмы «Пратт-Уитни» мощностью по 1400 л.с. (1044 кВт). Первый полет DC-4E, пилотируемый экипажем под командованием Карла Ковера (Carl Cover), совершил 7 июня 1938 г.

Проект имел много новшеств, включая герметичную кабину, бустерное управление, 115-вольтовую электрическую систему переменного тока и вспомогательную силовую установку. Большая сложность, проблемы с двигателями и возрастающее понимание того, что самолет слишком велик для данного полезного груза, привели к падению интереса части авиакомпаний-спонсоров. Хотя 5 мая 1939 г. был получен сертификат и компания «Юнайтед» выполнила некоторые эксплуатационные испытания, фирма «Дуглас» прекратила разработку. DC-4E позже продали в Японию фирме «Дэи Ниппон Коку Кабусаки Кайша» (Dai Nippon Koku Kabushiki Kaisha).

Немедленно была начата переработка конструкции DC-4, который, при полной массе 22 680 кг и рассчитанный на 42 пассажира, оказался слегка меньше, чем первоначальный прототип. Система герметизации кабины, бустерное управление и вспомогательная силовая установка были удалены, двигатели заменили на четыре «Твин Уосп» фирмы «Пратт-Уитни». Шасси было также изменено: главные колеса убирались вперед, в мотогондолы, а не вбок, в крыло. Заказ на производство 61 экземпляра DC-4A разместили компании «Америкэн Эрлайнс», «Истерн Эрлайнс», «Пан Америкэн Эйруэйс» и «Юнайтед» 26 января 1940 г. Война в Европе и очевидная неизбежность вовлечения в войну Соединенных Штатов заставляли администрацию Рузвельта повышать транспортные возможности Авиакорпуса Армии США, выдав заказ на девять С-54 и 62 С-54А. Девять С-54 являлись частью начальной партии из 24 гражданских DC-4A, заложенных в Санта-Монике, а оставшиеся 15 включили в заказ Авиакорпуса Армии США в начале 1942 г. Первый серийный С-54 взлетел 26 марта 1942 г. Все 24 машины поступили в октябре в атлантическое крыло Авиатранспортного командования. Они были слегка модернизированы дополнительным размещением четырех топливных баков емкостью 1756 л в фюзеляже, что довело полный запас топлива до 14 006 л и обеспечило дальность полета 4023 км с 4354 кг полезной нагрузки, которая включала 26 пассажиров.

Модификация С-54А (77 экземпляров построили в Санта-Монике, и 117 - на новом заводе в Оранж Плэйс (Orange Place), Чикаго, появилась в январе 1943 г. и имела 33 ковшеобразных сиденья для солдат, большой грузовой люк, усиленный пол, грузовую подъемную стрелу и увеличенные крыльевые топливные баки. Последние довели полный запас топлива до 14 134 л и полную массу до 30 844 кг, позволяя нести полезный груз 4082 кг на дальность 4828 км.

«Дуглас», грузопассажирский самолет С-54 «Скаймастер» 2.ч