空中加油机是在空中给飞机补充油料的军用飞机。它的加油设备如附加油箱、输油泵、锥形套和燃料传感器等，通常安装在机翼下面的吊舱和机尾内。
它的外形和普通运输机很相像，所不同的是，机体内贮存的是油料而不是货物。
空中加油机有的能同时给几架飞机加油。在空中加油的时候，加油机在受油机的前上方飞行，由飞行员打开输油软管的保险装置，伸出锥形套，在气流的作用下锥形套自动展开，同时将输油软管拖出。受油机飞行员看准锥形套，注意调整飞机速度、航向和高度，待受油管插进锥形套后，油路便自动接通。
以前没有空中加油机时，飞机补充油料必须返回地面，这不仅消耗油料，而且在空中停留的时间也短。