空中加油机（ tanker airplane ），在空中为飞行中的飞机及直升机补充燃油的军用飞机。多由大型运输机或轰炸机改装而成，也有专门研制的加油机。少数由歼击机加装加油系统，改装成同型“伙伴”加油机。加油机的作用是使受油机航程增大，延长续航时间，增加有效载重，以提高航空兵的持续作战能力。

空中加油机的储油箱分别组装在机身、机翼内。加油设备装在机身尾部或机翼下的吊舱内，由飞行员或加油员操纵。加油设备主要有插头锥套式和伸缩管式两种。插头锥套式加油设备又称软管加油系统，在一架加油机上可装数套，能同时给几架飞机加油。伸缩管式加油设备又称硬管加油系统，一般装在加油机机身尾部下方。这种设备对受油机保持规定位置的要求较低，但同一时间内只能给一架飞机加油。“伙伴”加油机装软管加油系统吊舱。典型的空中加油机有美国的KC–10A、KC–135A和俄罗斯的伊尔78M。KC–10A空中加油机总载油量161.5吨，可供油量90.2吨；硬管加油方式，有的也采用软管加油；可同时给3架飞机加油。KC–135A空中加油机总载油量为92.1吨，可供油量46.8吨，硬管加油方式。伊尔78M总载油量120.8吨，软管加油方式，有3个加油点。

空中加油机将向运输、加油两用型发展，并不断完善计算机控制技术及摄像监控显示技术，提高空中加油机的自动化程度。