El diseño presenta tres motores de 5590 kW (7500 shp), nuevas palas del rotor de materiales compuestos, y una cabina más ancha que las versiones previas del CH-53.Será el mayor y más pesado helicóptero usado por las fuerzas armadas estadounidenses.[4] El CH-53A está equipado con dos motores turboeje T64-GE-6 y tiene un peso cargado máximo de 20 865 kg.Los helicópteros MH-53H/J/M Pave Low de la Fuerza Aérea fueron los últimos de los H-53 bimotores y estaban equipados con extensas mejoras en aviónica para realizar operaciones todo tiempo.[5] El Cuerpo de Marines estadounidense había estado planeando modernizar la mayoría de sus CH-53E para mantenerlos en servicio, paro este plan se vino abajo.Entonces, Sikorsky propuso una nueva versión, originalmente el CH-53X, y, en abril de 2006, el USMC firmó un contrato por 156 aparatos, como CH-53K[7][8][9] valorado en 18 800 millones de dólares, completándose las entregas en 2021.[10] Los Marines planeaban comenzar a retirar los CH-53E en 2009 y necesitaban nuevos helicópteros muy rápidamente, ya que algunos aparatos empezarían a alcanzar sus límites estructurales de vida en 2011-12.[10] Se esperaba que los vuelos de pruebas del CH-53K comenzaran en 2011.Las mejoras principales son los nuevos motores y la disposición de la cabina.El CH-53K presentará nuevos estabilizadores achaparrados de materiales compuestos para recortar la anchura total, dando al helicóptero una huella más estrecha en operaciones embarcadas.[12] Este motor venció al Pratt and Whitney Canada PW150 y a un derivado del Rolls-Royce AE 1107C-Liberty usado en el Bell-Boeing V-22 Osprey.Los aumentos en las prestaciones de los motores y las mejoras en las palas del rotor eran opciones que ayudaban a alcanzar los requerimientos si se necesitaba.[22] Los requerimientos de diseño fueron "congelados" en 2009-10 y ya no cambiaron.[27] Sikorsky había propuesto construir cuatro aeronaves de preproducción para realizar evaluaciones operacionales.También se planeó que el CH-53K alcanzara su capacidad operativa inicial (IOC) en 2019, comenzando la producción plena en algún momento entre entonces y 2022.[35] El primer vuelo había sido retrasado,[36][37][38] debido a complicaciones con los tubos de titanio del eje[39] en el sistema de la transmisión y caja reductora.Este es el máximo peso admitido en el único gancho de carga central.[45] En diciembre de 2018, se planeó que el CH-53K no estuviera listo para el combate como se esperaba, a finales de 2019, tras un retraso en las entregas debido a fallos técnicos encontrados en las pruebas de diseño realizadas a las unidades entregadas.[47] El CH-53K es un rediseño general con nuevos motores y disposición de cabina.[53] En comparación , la caja reductora simple del bimotor Mil Mi-26 pesa 3639 kg.[49] La carga del modelo alcanza a un máximo de 15 900 kg.[61][62][63] Sin embargo el contrato fue finalmente ganado por Boeing y Alemania anunció la compra de 60 helicópteros CH-47F.Se espera que la actual flota israelí de CH-53 "Yasur" permanezca en servicio hasta 2025.[61][62] Al ser Japón un cliente tradicional de Boeing es un mercado difícil.