Jednakże klienci wyrazili zapotrzebowanie na jeszcze większy samolot – tak powstał model 707, wydłużona konstrukcja z nieco poszerzonym kadłubem (do 12 stóp i 4 cali).
Pierwszy produkcyjny Boeing 707 (model 707-120 dla linii Pan-Am) poleciał 20 grudnia 1957 roku i wszedł do służby w następnym roku. Powstało kilka wersji samolotu: podobny 707-220, krótszy 138 dla linii Qantas i wydłużony 707-320, który odbył pierwszy lot w czerwcu 1959 roku. Modele 120 oraz 320 zostały później wyposażone w nowe silniki typu JT3D (w miejsce oryginalnych JT3 i JT4) i uzyskały nowe oznaczenie 707-120B oraz 707-320B. Na początku lat 60. Boeing 707-320B Intercontinental Jet-Clipper rozpoczął loty na linii Nowy Jork - Buenos Aires. Była to wówczas najdłuższa linia na świecie pokonywana bez międzylądowania (8712 km, czas lotu 10 godz. 15 min.). Boeing 707-320C był modelem przejściowym, a 707-420 był napędzany silnikami RollsRoyce Conways. Ponadto we wczesnych latach 70.