用於搜索、監視空中或海上目標，並可指揮引導己方兵力遂行作戰任務的飛機。又稱預警指揮機。通常由大型運輸機改裝而成。戰時可迅速到達戰區，遂行警戒和指揮引導任務，在遠距離協調航空兵作戰或支援海、陸軍作戰。平時可在邊界或公海上空巡邏，偵察敵方動態，防備突然襲擊。有的國傢還利用預警機進行緝毒、反走私。按所裝雷達的抗雜波性能，分為海上、陸上和海陸兼用3種；按駐紮基地，分為艦載和陸基兩種。
簡史 第二次世界大戰後期，美國海軍首先將預警雷達裝在飛機上，用於發現利用雷達盲區、沿海面低空飛行接近艦隊的敵機。早期的預警機，采用普通脈沖雷達，下視能力差，隻能用於雜波強度比較弱的海上，擔負有限的警戒任務，而無指揮功能。如美國的TBM–3W、EC–121，英國的“塘鵝”等。20世紀60～70年代，隨著電子技術，特別是微電子技術、計算機技術的發展，預警機的核心設備——機載預警雷達得以采用機載動目標顯示、脈沖多普勒、相控陣脈沖多普勒體制，可在很強的陸、海雜波背景下發現目標，具有良好的下視能力，從而使預警機也能在陸地上空使用。由於雷達測定目標精度、情報處理能力的提高，以及通信、導航能力的加強，使預警機具有瞭對多目標實施指揮引導的能力。70年代以來，預警機又有新的發展，在戰爭中的作用越來越明顯。印巴戰爭中，印軍使用蘇制圖–126預警機，指揮印機多次截擊巴基斯坦機群，使巴空軍遭受重大損失。1982年6月9日，以色列與敘利亞在貝卡谷地上空作戰，以軍使用預警機在高度9 000米空中監視敘空軍基地和導彈發射場，指揮己方96架飛機與100多架敘利亞飛機展開空戰，在數分鐘內摧毀敘方SA–6地空導彈發射陣地19個，擊落飛機86架。1991年海灣戰爭中，美軍投入27架E–2C和11架E–3B預警機，出動1 500多架次，在指揮空中突擊、摧毀伊拉克導彈基地和奪取制空權等方面起到很大作用。
美國E–3A預警機
工作原理 天線架得越高，雷達看得越遠。把雷達裝在飛機上，飛機起飛後就相應地增加瞭雷達天線的高度。高度增加受地球曲率影響減小，從而可以增加雷達的搜索范圍和探測距離，相應延長預警時間。特別是在發現低空、超低空和海上目標方面，預警機的作用尤為明顯。現代戰爭中，飛機和巡航導彈在襲擊對方時，常以低空、超低空進入，利用地球曲面作掩護，使敵方地面雷達在40千米以外很難發現。而預警機居高臨下，視野開闊，低空、超低空來襲目標在400～500千米距離內便可進入其視野。預警機機身上大多裝有圓盤狀雷達天線罩，機艙內裝有預警雷達、敵我識別、情報處理、指揮控制、通信、導航、電子偵察、電子對抗等設備。預警雷達具有多種工作方式，可同時測出目標的方位、距離、高度及速度。一般可同時跟蹤數百個目標，同時引導數十架飛機作戰。機上的電子偵察設備（或稱無源探測系統）通過偵收目標發出無線電信號，識別目標的類型，測定目標的方位，或用交叉定位法測得目標的大致位置。它發現目標的距離比預警雷達還遠。
展望 預警機的發展趨勢是進一步提高預警雷達的性能，提高對較小目標（如巡航導彈）、隱身目標的探測能力，如研制有源固態自適應相控陣雷達；采用新型計算機，提高信號/數據處理能力等，進一步提高預警機的整體作戰效能；提高自身的抗幹擾能力和防反輻射導彈的攻擊能力等。