舰载机由于其特殊而严苛的作战环境，在诸多设计上与陆基飞机截然不同。

　　例如在机身材料选择上，由于要考虑机体长期置于具有腐蚀性盐雾、污染物和高温辐射等条件复杂的环境，材料必须慎选；在结构上，舰载机由于长期使用着舰钩降落、弹射起飞时极大的纵向过载，其整体强度必须要比陆基飞机更优秀；还有气动技术上必须严格要求低进场速度、高升力、失速控制和迎角飞行能力等等。

　　在航母驶往远方战场进行独立作战时，舰载机兵力难以补充，这些直接影响其存活率的因素格外重要。

　　F-35联合战斗机，为英美等多国海军预计将使用的新一代舰载机。

　　舰载战斗机、攻击机与战斗攻击机是航空母舰的主力，2011年之际服役中的有美国的F/A-18、F/A-18E/F、法国的阵风M、英国海猎鹰II（意大利、泰国与西班牙也采用该型）、印度的海猎鹰、俄罗斯的Su-25、Su-33和巴西的A-4天鹰。

　　英美与其多个盟国计划装备新一代的F-35联合攻击战斗机，该型号在世代上属于第四代战斗机，有着隐身与垂直/短程起降的能力，其C型与B型将分别取代大黄蜂和海猎鹰系列，由于意大利与西班牙亦是潜在买主之一，届时舰载机类型将大幅统一，俄罗斯则预计在未来用米格-29取代Su-33，印度海军也预计采用前者作为新型舰载机。

　　中国海军的歼-15由中国从乌克兰购得的T-10K-3试验机（苏-33原型机）发展而成，将部署到瓦良格号航空母舰以及未来中国国产航空母舰上。

　　在上述现役的舰载机中，海猎鹰与海猎鹰II舰载机为垂直起降飞机，其战斗力虽然强于直升机，能进行某种程度的空战、反舰、对地攻击行动，但因为必须以垂直/短程起降，在载重量上受到限制，故能搭载的武器和油料一般比不上传统起降飞机。

　　服役中的舰载预警机仅有美国的E-2“鹰眼”，在美国与法国的航母上使用，英国与俄罗斯则为反潜直升机或是垂直起降的猎鹰系列改装型，前者计划装备V-22“鱼鹰”倾转旋翼机的预警型。

　　一般来说，舰载直升机负责反潜、搜索、中程制导、运输和救援等任务，但不足以肩负对敌军战斗机或导弹的拦截行动，远程打击能力也不足，作为预警机的能力也不如固定翼飞机。

　　与陆基直升机相比，舰载直升机为了更方便地收纳至机库，具有体积更小、重量更轻，旋翼与尾梁皆为折叠设计等特点，有些舰载直升机甚至能于水面起降。

　　世界各国航母现役的舰载直升机有美国海军的“SH-60海鹰”、“SH-3海王”和俄罗斯“卡-27”等。美国海军也有使用S-3维京反潜机，但由于冷战结束、任务需求量大减，多被用于其他任务，如侦察和空中加油。

　　大部分现代航母的武装除了舰载机就只有保护自身最低限度的武器，包括各种防空导弹、近程防御武器系统以及电子战武器设施。

　　之所以发展至如此，其肇因于航母角色的转换与雷达设备的进步。启蒙时期时，航母舰载机的对舰打击能力还在不明了的状态，定位为海上为战列舰侦查的工具。

　　这样一来就无须太在乎甲板设计会影响到舰载机数量的问题。另外，由于当时舰载雷达尚未出现，航母会在无意间进入敌舰射程范围内，为了进行反击，航母上会配装舰炮。二战期间，舰载雷达蓬勃发展，航母可有效避开敌舰的突袭，加上舰载机的攻击能力已得到了证明，航空母舰本身就不需要防空火炮以外的武器，中大口径舰炮随即消失。

　　尔后飞机进入喷气超音速时代后，传统防空炮根本无法应付，因此美国曾计划将防空任务全交由舰载机负责。

　　舰载机是航空母舰最好的进攻和防御武器，从理论上说，没有一种舰载雷达的扫描范围能超过预警机，没有一种舰载反舰导弹的射程能超过战斗机的航程，没有任何一种舰载反潜设备的反潜能力能超过反潜机或反潜直升机。整个航空母舰战斗群可以在航母的整体控制指挥下，对数百公里外的敌对目标实施搜索、追踪、锁定、攻击，所以无需再安装其它进攻性武器。

　　航空母舰上也装备自卫武器，有导弹、火炮等。苏联的航母还装备有远程反舰导弹，从这一点来说苏联的航母是“航母与巡洋舰的混合体”，它的武器装备还有对空、对舰甚至反潜导弹，自卫武器毫不含糊，对自身的防御起了很大作用。

　　到了1980年代，由于苏联海军强化了反舰导弹打击能力，发展了自潜艇、飞机与水面舰等多平台发射大量反舰导弹进行饱和性攻击，这种战法极可能突破由舰载战斗机与护卫舰艇组成的空中防护网，因此航母本身还是配备了防空导弹、近战武器以及电子战武器来确保自身的安全，若是传统动力航母还可发射热焰弹来闪避红外线制导的导弹。

　　以美国尼米兹级航母为例，即装有射程约50千米的进化海麻雀导弹、射程26千米的海麻雀导弹、射程9.6千米的RIM-116滚体导弹、射程4.5千米的20毫米密集阵近防系统，还有干扰敌人雷达的反电战装置（ECM，例如SRBOC干扰丝发射系统）。

　　苏联与俄罗斯航母算是个例外，由于其海军舰队防空网强度不足以及该国重视单舰作战能力，“基辅”级与“库兹涅佐夫”级舰本身火力比西方各国航母强上许多，包括反潜火箭、反舰导弹、防空导弹以及近迫防御武器。

　　意大利的“加里波底”号也有类似的武装，后者也是唯一一种可以发射鱼雷的航空母舰。另外，该国的“加富尔”号、法国的“戴高乐”号还有着垂直发射的防空导弹，反应时间比“尼米兹”级者更短。

　　除了各类武器，航母上亦有完善的消防系统，使用了许多防火、防沉设计，并以甲板和机库为重点防御部位，大大提高了航母在作战条件下的生存力。