DH.106コメット事故の調査にアメリカの航空機製造企業の主任としてダグラス社が参加した経験から、過剰なまでのフェイルセーフ思想が設計に徹底されただけでなく、独自に開発したスーパークリティカル翼型と呼ばれる翼型（翼断面形状）やカットバックパイロン（エンジン懸架装置）が半世紀を経た後まで使用されるなど、いくつかの技術史上特筆すべき業績を残した機種である。なおDC-8のライバル機種にあたり、先行して開発が進められていたボーイング707に追いつくために最初から量産機を製造して直接各種試験を行い、その結果によってその都度修正していったため、試作機は存在しない。DC-8には上記のもの以外にも独特の技術が数多く採用され、フラッシングトイレやコックピット座席シートに使われる布素材（ギャバジンと呼ばれるズボンが摩擦することで起こる光沢を防ぐ布）など、多岐にわたって分析・開発が行われた。なお-60シリーズまでは慣性航法装置 (INS) は装備されておらず、磁針方位計や、太陽や恒星の位置で方位を決定する天測航法が使用され、そのためにコクピットには天窓が設けられた。これはボーイング707やイリューシンIl-62でも同様であった。この為、洋上飛行を伴う長距離飛行の際は、機長と副操縦士、航空機関士と航法士の4人乗務とされた。また、技術革新に併せて多くの派生型が作られ、特に胴体長を標準型に比べ10メートル以上延長し、当時世界最大の250人以上の座席数を持つ-61/-63（と-71/-73）が、乗客数増大への対応を望んだ航空会社の人気を博した。これに対しライバルのボーイング707は主脚の長さが短く、胴体を延長すると離着陸時に尻もちをついてしまう上、設計上主脚を長いものに変更することが出来ないことから胴体延長が出来ず、販売上大きな打撃をこうむることとなった。この事が後に世界最大の旅客機となったボーイング747の開発理由の1つとなった。ボーイング707をはじめとするジェット旅客機は、客室与圧用空気取り入れは通常エンジンから圧縮空気を抽出（ブリードエアと呼ばれる）して行うが、DC-8は機首先端にあるレドーム下部のエアスクープ（空気取り入れ口）から行った。これはエンジン故障の際、客室に潤滑油や煙などの汚れた空気が流入するのを防ぐという理由で、独自の空気供給源として設計されたもので（また電子機器の冷却にエアスクープから取り入れた空気を利用している）、このため構造が複雑となり床下貨物室のスペースがボーイング707と比較して小さくなった。その他、エンジンコンプレッサーから抽出された圧縮空気を使用した機能が比較的多く、エアスクープから取り入れた空気をキャビンターボコンプレッサーを回転させることで圧縮しコクピットおよび客室への与圧を行うほか（温度調節には圧縮空気の再循環による加熱と冷媒による冷却システムによって行われる）、エンジンへの異物吸入を防止し、コックピット風防の雨粒を吹き飛ばすブロウアウェイジェットなどがある。ブロウアウェイジェットは地上においてエンジンのエアインレットに異物が吸入されないよう圧縮空気を噴射するものであり、地上でのエンジンの空冷にも使用される。ブロウアウェイジェットで使われる圧縮空気はエンジンコンプレッサーから抽出されているため、離陸時推力が3%低下する。これは航空機関士によるマニュアル操作で一時的に解除でき、離陸後は自動的に元に戻る。また、雨天時にコクピット窓の水を吹き飛ばすレインリムーバルもエンジンコンプレッサーから抽出された圧縮空気を利用しているため、ジェット旅客機としては唯一ワイパーが装備されていない。ただ使用時の騒音も相当なものである上に、接地直前にエンジン出力を絞った際には効果が落ちるという欠点があった。DC-8にはAPU（補助動力装置）が装備されておらず（-70シリーズを除く）、地上においては支援機材が必要になる。エンジン始動には外部から圧縮空気の供給を要するが、一度1基のエンジンが始動してしまえば圧縮空気を他のエンジンに供給して始動させること（クロススタート）が出来る。DC-8に装備されているスポイラー（減速板）は全て着地後に使用するグランドスポイラーとなっており、飛行中に使用するフライトスポイラーはない。このため、飛行中の減速は主翼内側にある2基のエンジンを逆噴射（リバース）して行った。これはジェット旅客機ではDC-8のみの特殊なオペレーションである（他のジェット旅客機では飛行中にリバースを行うと失速し墜落する危険性があるため、接地しないとリバースできないよう安全措置が施されている）。この空中リバース作動は独特の騒音と振動を伴うため、日本航空では乗客の不安を考慮した独自のアナウンスマニュアルを用意していた。また、これらの特徴が後述する日本航空シェレメーチエヴォ墜落事故や日本航空羽田沖墜落事故の原因の一つになったと言われている。-50シリーズ以前のターボジェットエンジン（ピュアジェットエンジン）を搭載した機体の一部では、エジェクターと呼ばれるノイズサプレッサー（騒音減少装置）とバケット方式のスラストリバーサーが一体になった筒状の装置を搭載しているものがあり、日本航空が導入したDC-8にもエジェクターを装備した機体（-30シリーズ）が存在した。これは離着陸時にエンジン排気口の後ろを覆う形で展開し、ジェット噴射流とエンジン周囲の空気流とのスムーズな混合を促す事で騒音を抑え（ボーイング787のエンジンカウルにあるシェブロンノズルも同様の原理で騒音を抑えている）、またこれによって推力が増加するため離陸上昇時にも使用される。離着陸以外では推力増加効果が薄れ抗力が増加するため上空では格納される。高揚力装置は最大展開時50度のシングルスロッテッドフラップと、前縁のエンジンパイロン付け根付近胴体寄りにあるウイングスロット（スラット）であるが、-10シリーズにおいてはウイングスロットは装備されていなかった。これは後の-20シリーズアップグレード改修において装備されるようになった（同時に翼端の形状改修が施された）。DC-8のメインギア（主車輪）は、ノーズギア（機首車輪）のステアリングが15度以上切られると、メインギアボギーが油圧によって「く」の字に折れ曲がるようになっている。このため、全長が57メートルもある長胴型の-61/-63/-71/-73でも滑走路内での180度方向転換が可能である。DC-8の操縦系統はラダー（方向舵）が操縦索とタブによる人力操舵と油圧を用いた操舵、エレベーター（昇降舵）は人力操舵のみ（いずれもオートパイロット作動時を除く）であるため、ジェット旅客機としては唯一ガストロック機構（地上において強い風によって舵が動くのを防ぐ装置）を装備している。このガストロックの操作にはかなりの力を要したという。フラップやエルロン、スポイラー等は他のジェット旅客機同様に油圧で動作する。機内設備については、機内食を温めるためのハイテンプオーブンや水洗式のトイレ、座席内蔵型テーブルや座席内蔵型のランプ、座席内蔵型の酸素マスクなど、機内サービスの充実と快適性の向上を目的とした最新設備が多数奢られた。なお座席内蔵型のランプと座席内蔵型の酸素マスクについては、整備上の問題点から-50シリーズ以降は現在多く見られるような天井部に内蔵される形に改修された。なお日本航空では、ハイテンプオーブンの導入に併せて機内食の食器にノリタケカンパニー製の陶磁器が使用されるようになった。客室の窓は片側3列座席に座る乗客が同時に下を眺められるよう大きめの窓を低めの位置に作られ、窓の配列の間隔は他の旅客機とくらべて広く（JR新幹線のN700系の窓をイメージするとわかりやすい）、40インチピッチとなっている。これは当初座席間隔を広めに設定していた名残とされている（設計当時の一般的シートピッチは、ファーストクラスで40インチ、ツーリストクラスで36 - 38インチだった）。しかしこのために、エコノミークラスでは窓がない座席が複数できてしまうこととなった。