任務の性質上、哨戒機には長い航続時間と低空での良好な運動性が求められる。また、長時間上空にあることから乗員の居住性も考慮されることが多く、これらの事情から哨戒機は旅客機や爆撃機など、大型・中型の機体をベースにしたものが多い。ヘリコプターの場合は航続時間が短いが、母艦との連携でカバーする。
海上交通路を確保するために重要な作戦であり、海上自衛隊は過去の経験からこの種の装備を非常に重要視している。
一般的な作戦内容.
作戦のパターンとして、以下のような形が取られる事が多いようである。
広域捜索.
固定翼機の場合、ソナーによる広域探索はソノブイと呼ばれる、ソナーを内蔵した浮標（ブイ）を捜索海域に複数個投下する事で行う。ソノブイから無線で送られてくる情報は哨戒機上のコンピュータで処理されて潜水艦の所在を絞り込む。ヘリコプターや飛行艇の場合は吊り下げ式ソナーが使われる場合が多い。
第二次大戦後しばらくまでは、潜水艦は浮上したりシュノーケルを海上に出したりすることで充電や艦内の酸素補給を行う必要があったため、目視やレーダーも重要な広域捜索の手段であったが、原子力潜水艦の登場により海上で酸素を補給しなくても海中を行動できるようになったため、現在では以前ほどには重要視されていない。代わりに陸上の司令所や友軍機と情報を共有するため戦術データ・リンクなどの通信システムが重要視されている。
対艦攻撃・制海.
敵国の軍艦や商船を攻撃して、これを撃沈または破壊する事。第二次世界大戦の頃は雷撃機による航空魚雷か、爆撃機からの爆雷投下が主流であったが、近年は攻撃機・戦闘攻撃機・哨戒機からの空対艦ミサイルが主流である。
そのため揚陸戦/島嶼戦で海上航空優勢を取られると、補給も増援も退却も非常に困難になってしまう。ゆえに、島嶼戦は篭城戦の色彩を帯び、援軍と物資集積が重要である。味方の援軍が島嶼を海洋封鎖する敵軍を追い払わない限り、島内に集積した弾薬・医薬品・食料が尽きると飢餓や病気や弾薬欠乏によって戦闘能力を失い、全滅を余儀なくされる。
陸上支援作戦.
偵察.
敵地上部隊の索敵や輸送部隊の状況などを上空から偵察すること。地味な任務であるが、軍用機が誕生した最初期の頃から存在する、基本かつ重要な任務でもある。