为探测气象要素、天气现象、大气过程和人工影响天气而设计装备的专用飞机。以飞机作为观测平台对大气进行探测，可为日常天气预报和特殊的气象实验计划提供一些特殊的气象资料。气象飞机的观测内容可根据任务的性质来定。

进行天气系统观测的飞机

　　进行天气系统观测的飞机，以温度、湿度、气压和风等常规观测内容为主，还可以安装一部小型天气雷达，施放下投式探空仪；

进行云雾物理观测的飞机

　　进行云雾物理观测的飞机以云内微观和宏观量为观测主要内容，如云内外的温度和湿度、云内的云雨滴谱、冰核和含水量等；

用于气候影响研究的飞机

　　用于气候影响研究的飞机则需要架设一些大气遥感设备，以测定地面和海面温度、云体温度、大气层的红外辐射等。飞机的飞行将会对大气的自然状态产生干扰，观测仪器在飞机安装的部位必须在风洞中实验确定。还需设计特殊的仪器支架和护套，尽可能减低高速飞行的干扰作用所导致的测量误差。

　　用飞机携载气象仪器对 大气进行探测。可为日常 天气分析预报和各种规模的气象试验活动提供大量探测数据，尤其是在海洋等台站稀少地区，这种方法的作用更加明显。气象飞机的机种要根据任务性质来选择。

远程大中型机

　　远程大中型机适用于探测 台风、强风暴等 天气系统的内部结构；

中小型机、装甲机和直升飞机等

　　中小型机、装甲机和直升飞机等适用于 中小尺度天气系统和云雾物理的探测；

民航飞机

　　民航飞机可兼作航线气象观测;U-2型等高空侦察机可用于高层大气的探测。

主要包括

　　气象飞机探测的内容相当广泛，主要包括： 　　①温度、压力、湿度、风等常规 气象要素； 　　②各种 云、 雾、 降水物理参数（凝结核、云雨滴谱、雹谱、冰核数、含水量、云内电场、荷电量等）； 　　③ 大气湍流，大气电，大气的气体成分和 气溶胶； 　　④用机载 天气雷达和 气象多普勒雷达探测周围数百公里范围内的云雨、风、湍流； 　　⑤用红外辐射仪探测地面、海面和云体温度，用微波辐射仪观测飞机上空累计含水量，用相机拍摄航线周围的天气实况； 　　⑥从飞机上下投探空仪探测飞行高度以下的大气温度、压力、湿度、风的铅直分布，下投水温廓线仪测定数百米深的海水温度等。气象飞机探测已高度自动化。

探测系统

　　多数机载的探测系统，无论从高速取样到数据储存以及分析处理，都由计算机控制完成，还可即时给出图示记录或数字打印。有些航线探测数据（温度、湿度、压力、风向、风速以及飞机所在的经纬度）,可以通过飞机-卫星中继系统实时地发至使用单位,这称为阿斯达(ASDAR)。这种探测系统对于弥补海洋、沙漠、低纬度和南半球等高空站稀少地区的气象资料有重要作用。 　　飞机飞行速度在每秒几十米以上，飞行过程会引起飞机周围大气状态急剧变化。因此，为取得各种有代表性的观测资料，常用风洞模拟实验等方法，对飞机观测仪器的设计和安装进行专门的研究。