航母的主要武器是几十架乃至上百架的各种舰载飞机，如战斗机、攻击机、反潜机、侦察预警机、直升机以及运输机等，有的还有电子对抗机、空中加油机和无人机。航母搭载了上述舰载机后，可形成强大的综合作战能力，使自身成为舰队的核心，成为名副其实的“海上霸王”。其配备的舰载机种主要包括以下几种：
舰载战斗机一般具有战斗和截击两种功能。其主要任务有二：一是同敌机进行空战，消灭和打击敌方战斗机，夺取作战区的制空权和制海权，保证己方的攻击机顺利对敌执行攻击任务。二是和己方预警机构成航母的防空体系。当空中预警机发现敌方进攻的轰炸机和导弹时，在预警机和舰上指挥中心的指挥和引导下去截击敌方的轰炸机与导弹，将其击毁，以保护己方舰船不受敌方的攻击。
舰载攻击机的主要任务是对敌方海上和陆上目标实施轰炸和攻击。美国航母上服役的F/A-18“大黄蜂”，兼对空、对地和对海攻击能力于一身，属于典型的舰载战斗攻击机类型。
舰载反潜机的主要任务是搜索和攻击敌潜艇。舰载反潜机的速度要比舰艇的速度快得多，这就使它能够及时到达指定海域，在较短的时间内完成大海域的搜索和攻击敌潜艇的任务。舰载反潜机可由固定翼飞机或者直升机担任。美国现役的固定翼舰载反潜机为S-3A“北欧海盗”。
舰载预警机有固定翼预警机和预警直升机之分，常用于舰队的防空预警，并能指挥引导己方飞机遂行作战任务。
固定翼预警机可随航母到远洋活动，其机背上装有盘形雷达天线，机内装有战术数据系统，包括雷达、敌我识别、情急处理、指挥控制、通信、导航和电子对抗等设备。舰载预警机能综合分析判断目标信息，识别目标，判断其威胁程度，并选择攻击武器，同时向海上指挥系统提供情报，引导己方飞机或舰空导弹攻击目标。美国现役舰载固定翼预警机为E-2C“鹰眼”。
舰载电子战飞机是一种凭借装备的敏感的接收机和大功率干扰机等电子设备，干扰敌方雷达和无线电通信设备，使之不能正常工作，以达到掩护己方飞机顺利执行作战任务的舰载飞机。美国现役的舰载固定翼电子战飞机为EA－6B。此外，美国还在研发舰载空中加油机和无人机。