A310MRTT是在A310-300的基础上发展来的，经过对飞机的机翼结构、机舱构型和各种系统进行了改进，除了担当空中加油机任务外，还可以兼有货物运输机、旅客运输机、医疗飞机或者混合型飞机等多种任务。
A310的首个加油机机型于2003年12月在德国亮相。首批2架改装后的A310 MRTT于2004年9月交付给德国和加拿大的空军。
A310 MRT在通过混装布局下（客货混装）飞行的认证后，加拿大和德国的空军采用混装方式进行了大量飞行。在这种布局下，该机型通常可搭载33吨业载飞行8340千米。
A310 MRTT在机翼内部原有5个中心燃油箱的基础上，可以在货舱底部加装4～5个附加中央油箱，其中前机身2个，后机身2～3个。
附加中央油箱采用储油罐式，每个装有5700千克燃油，携带的燃油容量总共达到77.5吨，在飞行5550千米航程期间，可以为作战飞机加注33吨燃油，或者在飞行1850千米航程、在指定空域巡航2个小时期间，可以为作战飞机加注40吨燃油。
A310MRTT的空中加油系统由机翼吊舱和控制设备组成。机翼两侧下方分别挂载有一个Mk32B-907加油吊舱，其内部装有一根23米长的加油软管和漏斗形接头，每分钟输送燃油1500升，可以同时为2架“狂风”、“台风”或其他装有受油探管的作战飞机加油，实施加油操作过程中没有飞行包线限制。
在空中加油时，燃油管理系统和重心计算机可以确保A310MRTT自动地按油箱顺序、重心控制和发动机燃油供给的控制过程。
A310 MRTT驾驶舱增加了一个空中加油操作员位置，用于实时监控整个加油过程。在空中加油操作员的控制台上，不仅可以显示出机载燃油总量、燃油分配和单个油箱的燃油容量，而且还能显示出空中加油时的流量、温度和输送的燃油总量。操作员的任务是通过安装在机翼/机身的防护罩内、具备红外能力的近距和距摄像机观察受油飞机，负责控制飞机集合点信标和加油机红外泛光灯照明，有助于实现空中加油昼夜监控。
同时，正、副驾驶员位置也装备有全部控制和监视附加油箱、编队、集合点灯光和军用电子设备的界面，可以直接获取有关空中加油操作员的操作和安全等方面的主要信息和控制指令。此外，飞机还加装了军用无线电设备、塔康系统和敌我识别系统，保证在军事作战空域中正常使用。
作为一种多功能运输机，A310MRTT可以在50小时之内即可完成相应改装。它不仅能担负部队及物资运输任务，而且能在人道主义任务中发挥空中救援作用。
在完全承担运输任务情况下，A310MRTT最大货物承载能力为37吨，在担负部队输送任务时，A310MRTT可搭乘214名士兵；当执行物资与部队运输双重任务时，则可搭载54人和12个货盘。
作为空中医院，A310 MRTT可容纳6个重症监护室和56副担架床。由汉莎航空技术公司开发的空中重症监护室，可以使伤员在空中就得到与地面医院同样标准的治疗和护理。
德国空军和加拿大空军已经分别将4架和2架A310MRT改装成为A310MRTT空中加油机。
