專門用於搜集對方軍事情報的軍用飛機。偵察機所用的機載偵察設備主要有航攝儀（航空照相機）、圖像雷達、紅外線和電子偵察設備等。偵察機按任務性質的不同分為戰略偵察機和戰術偵察機。偵察機出現於第一次世界大戰期間，最初用於目視戰地偵察和炮兵校正，後來發展成為進行戰術偵察的主要手段，並配合轟炸的需要實施戰略照相偵察。第二次世界大戰中的偵察機廣泛配備專用的航攝儀並開始裝備雷達和電子偵察設備。50年代，偵察飛行高度、速度和續航時間都有顯著提高，出現瞭專門設計的戰略偵察機。。60年代無人駕駛偵察機廣泛投入使用（見無人駕駛飛機）。
戰略偵察機的特點是飛行高度高，航程遠，載有復雜的航攝儀和電子偵察設備，能從高空深入對方國土，對軍事和工業中心、核設施、導彈試驗和發射基地、防空系統等戰略目標實施偵察。典型的戰略偵察機有美國的U-2和SR-71。U-2偵察機的飛行高度為20000米，時速800公裡。SR-71 戰略偵察機配有高分辨率的航攝儀和圖像雷達，能探測無線電通信和雷達波特征的電子偵察設備，能窺視邊界對方一側縱深達數百公裡的側視雷達，執行任務時可在24000米高度以3倍音速的速度穿越對方領空，每小時對15萬平方公裡的面積實施偵察。蘇聯則將圖16和圖20轟炸機改型為電子偵察機，沿對方邊界或海域邊界飛行，實施電子偵察。
戰術偵察機大多是現役殲擊機的改型，例如中國的殲偵6、美國的RF-4C、蘇聯的雅克25P。機上一般不帶軍械，但加裝瞭航攝儀和圖像雷達，能對戰線的對方一側300～500公裡縱深范圍內的兵力部署、地形地貌實施低空、中空或高空偵察。蘇聯的米格25P戰術偵察機能以2.8倍音速的速度在27000米高空進行戰術偵察。
米格25P（上）和SR-71（下）偵察機