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舰载机（carrier-based aircraft）是配备在航空母舰上的主要武器，其性能决定著航空母舰的战斗能力，载机数量越多者实力也相对越强，航空母舰本身也是为了让飞机起降、维修以及使其能长期作战而存在，相较于传统最大攻击距离仅有40公里（实际上可能在20公里以内）的战舰舰炮武器，现代舰载机有著1,000公里以上的作战半径，还可以空中加油的方式延长航程，并能在攻击完后回到航舰上装载弹药，再度起飞攻击，其作战持续性和任务多样的作战能力也是舰载机与巡弋飞弹在海战所扮演的角色最大的不同。
分类
舰载机按照用途种类可分作轰炸机、反潜机[1] 、运输机、攻击机、战斗机、预警机、电战机、侦察机和直升机等，其中以多用途战斗机为航舰舰载兵力的核心组成部分；若以布局和起降方式为依据，舰载机还可分作直升机、传统起降机和垂直起降机。现今大规模战争不再、军费缩减、航舰空间有限的背景下为节约成本而让单一舰载机功能多样化，专职的水平，许多的专职战斗机退役，改以多用途战斗机取代之。
舰载机由于其特殊而严苛的作战环境，在诸多设计上与陆基飞机截然不同，例如在机身材料选择上，由于要考虑机体长期置于甲板上具有腐蚀性盐雾、污染物和高温辐射等条件复杂的环境，材料必须慎选；在结构上，舰载机由于长期使用著舰钩降落、弹射起飞时极大的纵向过载，其整体强度必须要比陆基飞机更优秀；还有气动技术上必须严格要求低进场速度、高升力、失速控制和迎角飞行能力等等，在航舰驶往远方战场进行独立作战时，舰载机兵力难以补充，这些直接影响其存活率的因素格外重要。
舰载战斗机
舰载多用途战斗机是航空母舰的主力，2019年服役中的有美国的F/A-18E/F、F-35C、F-35B、法国的阵风M、英国海猎鹰II式（义大利与西班牙采用该机种）、俄罗斯的米格-29K与Su-33、中国的歼-15。目前英美与其多个盟国正计画装备新一代的F-35联合打击机，该机为第五代战斗机，其C型与B型将分别取代大黄蜂和海猎鹰系列，由于义大利与西班牙亦是潜在买主之一，届时舰载机类型将大幅统一，俄罗斯则预计在未来以米格-29取代现在的Su-33，印度海军也采用前者作为新式舰载机。中国的歼-15由乌克兰的T-10K-3试验机（Su-33原型机）发展而成。。
在上述现役的舰载机中，海猎鹰式与F-35B式舰载机为垂直起降机，其战斗范围虽较直升机为强，能进行某种程度的空战、反舰、对地攻击行动，但因为必须以垂直/短程起降，在载重量上受到限制，故能搭载的武器和油料一般皆不如传统起降机。
舰载直升机、运输机、预警机
其他机种，如舰载直升机、运输机、预警机。目前固定翼运输机仅有C-2灰狗式运输机，由美国航舰使用，固定翼预警机仅有E-2空中预警机，由美国与法国航舰使用，其他国家则为预警直升机。一般来说，舰载直升机负责反潜、搜索、中程导引、运输和救援的任务，但不足以肩负对敌军战斗机或飞弹的拦截行动，远程打击能力也不足，作为预警机的能力也不如固定翼飞机，与陆基直升机相比，舰载直升机有著为了收纳至机库方便，体积更小、重量更轻，旋翼与尾梁皆为折叠式等特点，有些舰载直升机甚至能于水面起降。目前世界各国航舰服役军用直升机有“SH-60海鹰式”、“卡-27”、“卡-31”、“卡-52K”、“灰背隼直升机”、“NH-90”、“直-18”、“直-9”等。
历史
水上飞机
早期的舰载机配备在大型军舰，如战舰或者是巡洋舰上面，担任搜索与射击观测的任务。这种舰载机外型与水上飞机极为相近，平常搭载于军舰的发射滑轨或者是起飞前自收藏的机库送到滑轨上。起飞时飞机利用火药、油压、蒸汽或者是其他的力量弹射出去，执行任务完毕之后，利用机身上的浮筒降落在军舰附近的海面，军舰甲板上的起重机会将飞机自水面上吊起收回。
随著战斗机皆转变为喷射机，而水上喷射机的研发也失败，加上有能直接起降且功能多的垂直起降飞机和直升机出现，起降程序复杂的水上飞机已完全被取代而在军用方面绝迹。
一般飞机（定翼机与旋翼机）
这一类的舰载机的运作与在陆上机场起降的飞机极为相似。在二次世界大战结束前，这类舰载机只有定翼机机种，它们必需从航空母舰的甲板起飞与降落。二次世界大战以后，直升机（或旋翼机）及“垂直升降战机”的加入，使得此类型的舰载机不单可以配备在航空母舰之上，亦可配备在其他军舰及海岸巡防用船舰之上。
这一类型之舰载机，是目前使用的主要舰载机型态。
由于冷战结束，高强度海战的可能性降至最低，为了降低使用与维护成本，随着最后一代专用制空战斗机F-14的退役，目前世界各国的主力舰载战斗机均为多用途战机。如美军的F-18系列，俄罗斯的苏-33，法国的阵风M等。