Nel 1966 la compagnia americana American Al emise la richiesta per un nuovo aereo di grande capacità (250 pax) per il medio raggio (collegamento tipico Los Angeles - Chicago) ma capace di operare anche dall'aeroporto La Guardia di New York.

La Douglas cominciò quindi a studiare la realizzazione di un nuovo aereo a fusoliera più larga dei precedenti DC-8 e DC-9. A metà del 1967 gli studi, in collaborazione con la compagnia aerea richiedente, determinarono la decisione di sviluppare un nuovo aereo trimotore in diretta concorrenza con il TriStar della Lockheed, denominato DC-10. Nel febbraio 1968 American Al scelse il modello Douglas con un ordine per 25 esemplari (+25 opzioni), ma per il lancio definitivo del programma si attese anche l'ordinedi United Al per altri 30 esemplari (+30 opzioni), annunciato nell'aprile del 1968.

La versione iniziale, denominata serie -10, era in effetti ottimizzata per i voli transcontinentali negli USA, così come le prime versioni del concorrente Lockheed TriStar. McDonnel Douglas fu però più veloce nel proporre sul mercato versioni con reale capacità intercontinentale. Per ottenere l'autonomia desiderata furono aggiunti serbatoi supplementari nella sezione centrale dell'ala e della fusoliera, il maggiore peso dell'aereo impose l'adozione di un terzo carrello al centro della fusoliera, oltre a rendere necessario l'uso di motori potenziati ed un incremento dell'apertura alare. Nacquero così le versioni DC-10-20, con motori P&W JT9D-15 e DC-10-30 con motori GE CF6-50.

Il DC-10-30 fu lanciato nel 1969 in seguito ad un ordine del gruppo KSSU (KLM, Swissair, SAS e UTA) e volò per la prima volta il 21.06.1972 ed entrò in servizio il 5.12.1972 con la Swissair.

Il DC-10-20, ribattezzato DC-10-40 per ragioni di mercato, volò invece il 28.02.1972 e fu consegnato al cliente di lancio, Northwest Orient, il 10.11.1972.

Versioni via via più potenti dei motori CF6 e JT9D furono introdotte progressivamente, variandone i pesi operativi, senza tuttavia modificare le denominazioni delle serie -30 e -40.

Fu costruito un piccolo numero di DC-10-30ER (più 7 ottenuti per conversione) con ulteriori serbatoi supplementari nel compartimento bagagli e maggiore potenza dai motori CF6-50C2F. I clienti di questa versione furono Swissair, Thai e TOA Domestic.

Dieci esemplari con i motori JT9D-59A con peso al decollo ridotto furono denominati DC-10-40D e consegnati a Japan Al che li utilizzò per le rotte interne a breve raggio.

L'ultima variante prodotta fu la serie -15 il cui primo esemplare volò il 08.01.1981 e di cui furono consegnati 7 esemplari a Mexicana ed Aeromexico. Si tratta di una versione simile alla -10 ma con peso max al decollo aumentato e motori CF6-50C2F.

Di tutte le versioni sono state proposte versioni CF convertibili pax/merci con portello di carico nella parte anteriore sx della fusoliera. La serie F completamente senza finestrini e destinata al solo uso cargo è stata costruita per Federal Express ed il primo esemplare è stato consegnato il 24.02.1986.

La catena di montaggio del DC-10 si è chiusa ai primi del 1989 con la consegna dell'ultimo esemplare alla Nigeria Aw.

Attualmente molti esemplari ritirati dal servizio nelle compagnie di bandiera sono in fase di conversione come Cargo. Recentemente la Boeing (che ha rilevato la McDonnel Douglas nel 1998) ha lanciato la versione cargo denominata MD-10 che incorpora una nuova strumentazione per soli due piloti denominata Boeing Advanced Common Flight Deck (ACF) che è identica a quella utilizzata sull'MD-11. Il cliente principale per questa conversione è Federal Express.

Tra le varianti proposte e mai costruite da ricordare la serie -60 allungata che è poi di fatto stata costruita come MD-11.

In totale sono stati costruiti 386 esemplari del trireattore in versione civile, molti di più del concorrente diretto TriStar (fermo a 250 esemplari costruiti) ma molto lontani dai 1000 esemplari che McDonnel Douglas prevedeva di vendere.

In dettaglio si tratta di 134 esemplari della serie -10, 7 esemplari della serie -15, 201 esemplari della serie -30 (di cui 11 -30F), 45 esemplari della serie -40.

A questi vanno aggiunti 60 esemplari della versione cargo/Cisterna fornita all'USAF e denominata KC-10A, portando il totale generale a 446 esemplari costruiti.

Attualmente infatti rimangono in servizio 322 esemplari (di cui 59 KC-10A militari), altri 92 sono conservati, 7 esemplari sono già stati demoliti mentre 25 sono andati persi in incidenti (dati Agosto 2000). Il maggiore operatore civile attuale è la compagnia cargo Federal Express con 55 esemplari, seguita da Northwest che ha ancora 45 esemplari in servizio attivo pax. Continental (29), Hawaiian Al (14) e Japan Al (13 esemplari) sono gli altri principali utilizzatori.

Le compagnie di lancio originarie American Al e United Al hanno ormai quasi completamente eliminato il trireattore dalle loro flotte.

Da ricordare che due esemplari ex-Martinair sono stai modificati come cisterne volanti e sono in servizio con l'Aeronautica militare Olandese.