廣義的空軍一號所指的意思是任何承載著美國總統的空軍飛機，其在美國航空無線電塔臺中的呼叫編號就即為“空軍一號”，那就是說，即使美國總統坐在一架私人小型螺旋槳客機上，這架小飛機也會被稱作“空軍一號”。而狹義的空軍一號，其實是指目前歷任美國總統最常乘坐的兩架飛機，即波音747-400改進的VC-25A型飛機，通過換裝強勁的CF6-80C2B1型發動機以及對內部進行大規模改造而成。

作為美國總統專機，空軍一號最需要被考慮的就是其安全性，這也是總統選擇它的原因。空軍一號擁有世界上最尖端的防御系統，單是飛機上的各種電纜的總長度就有380公里。

在核爆炸發生時，會產生一種脈沖強電磁輻射，這種電磁脈沖可以癱瘓電力系統和計算機系統。電磁脈沖（electromagneticpulses，EMP）是由核爆炸和非核電磁脈沖彈（高功率微波彈）爆炸而產生的現象。核爆炸產生的丙種射線、中子流和電磁脈沖，覆蓋所有頻率，傳播距離可達上千公里，可造成飛機的電子器材和設備瞬時或永久性失效。

空軍一號安裝有一套復雜而特殊的防御系統，綽號“防衛盾”，可以使空軍一號抵御核爆炸產生的電磁脈沖。空軍一號由波音747大型寬體客機改裝，所有窗戶上都安裝著特殊的防爆隔離玻璃，經過特殊處理的外機身，可以抵御中程距離核彈爆炸后產生的核輻射、核塵埃、核沖擊波以及核爆炸引起的脈沖電磁輻射。主要設備均安裝多殼體結構或加防護罩，電子元器件都經過加固，整體屏蔽，設置濾波限幅和補償冗余電路。空中一號的各種重要電控操作系統，都有機械備份，航電系統也采用了傳統模擬式飛行儀表的備份，以防止在核戰爭中因為強電磁輻射而失靈。整架飛機在地面進行過抗強電磁脈沖輻射的EMP攻擊測試。

空軍一號還配備只有最先進戰斗機和轟炸機才有的AAR-54紅外/紫外導彈逼近預警系統，可以通過監測導彈尾焰發出的紫外線信號來預警和跟蹤導彈的位置。AAQ-24“復仇女神”定向紅外對抗系統，“斗牛士”紅外干擾機，以及定向能武器系統，能夠與美國陸海空天電磁的全維偵察網絡融合，有效監視、干擾、迷惑和摧毀敵方的導彈襲擊，并及時通知附近的美軍或盟國戰機提供空中支援。

另外，各種先進的防干擾雷達、反導系統和誘餌系統的存在能夠避免總統座駕被敵方來襲火力擊落，一旦美國遭受核打擊，身處空軍一號的美國總統足以通過飛機上的通訊設施來對指揮三軍，飛機上與外界通訊的電話足足有87部，都經過加密處理防竊聽的，這其中有28部電話是通過美國軍事衛星使用最高加密級的加密密碼進行信號傳輸的，可以做到萬無一失。