Det stora flygplanet, en Boeing C-17 Globemaster III, lyfte från Lettland på tisdagsmorgonen och flög en dryg timme till Vnukovoflygplatsen, enligt sajten Flightradar.
Planet verkar ursprungligen ha lyft från militärflygplatsen Joint Base Andrews, som ligger nära USA:s huvudstad Washington DC, visar data.
Det finns inga uppgifter om vem som var ombord eller varför planet landade i Ryssland.
Kremls talesperson Dmitrij Peskov säger sig inte ha någon information och inte heller Vita huset vill kommentera flygturen.