飛機的誕生到現在還不到100年，但由於飛機有其卓越的性能，這使它在高空大氣探測上顯示出得天獨厚的優勢。飛機在垂直高度和水平範圍的機動靈活性都比較好，因此它比氣球、火箭的本領要大得多。飛機在氣象上得到運用的有螺旋槳飛機和噴氣式飛機；也有少量中低空飛行的各種飛機，如直升機。
飛機有一個最大的優點，就是能夠載上各種遙感儀器。這等於是說在空中設置了一個氣象平台，有利於提高天氣預報水平。另外，經過特殊改裝後的飛機可以在台風眼中飛行，在核爆炸後的蘑菇雲中飛行，甚至可以在積雨雲的附近探測雲中的水量及氣流分布的情況。當然，飛機還可以用來人工降雨，這裏已是題外話了。
氣象飛機是為了填補空中氣象情報的不足，或者是為了執行某種特殊任務而用的，它需要安裝有特殊的儀器設備。一般地講，氣象飛機除了裝有測量大氣溫度、濕度、氣壓、風速、風向的儀器和數據處理機外，部分的還有紅外線、微波遙感設備，用以測量海水溫度、雲粒子分布、臭氧等。
飛機的外表也很獨特，如有的飛機機身某處有凸出的雷達天線罩，它是為保護雷達而設置的，為的是使雷達天線更方便地獲取雲、降水、台風、冰雹等數據參數；還有的頭部有一個尖尖的鼻子，可別以為它是殲擊機的空速管，其實它是特地用來測量溫度的設備。
運籌帷幄的雷達
雷達運用於氣象上，是二戰期間的事。由於雷達在搜索敵方飛機、艦艇目標時，雲和雨在熒光屏上的意外出現嚴重幹擾了軍事搜索，但受其啟發卻產生了氣象雷達。此後，精明的英國人首次用軍事雷達對一塊降水雲體進行了成功的觀測，並做出了天氣預報。於是，各種氣象探測雷達如雨後春筍般地發展起來。
氣象雷達是如何測定天氣的呢？說到這兒，大家會情不自禁地想起蝙蝠飛行和捕食的原理。沒錯，蝙蝠靠的是嘴發出的超聲波，它的耳朵能接收回聲，並由此判斷前方障礙物的位置距離。氣象雷達的發射機按時通過天線發射高頻的電磁波，電磁波遇到雲雨等目標後，經過折射、散射、繞射，就產生了回波，雷達天線接收後再交給接受機處理，這樣就觀察到了雲雨的存在。
電磁波的傳播速度是每秒30萬公裏，根據發射脈衝和接收回波的時間間隔，經過核算，就可以得出雲雨和雷達之間的距離。另外，根據雷達天線的仰角與方位角，也可以確定降水的性質和降水強度。
氣象雷達測定內容有測雲、測雨、測風、測雹等等。測雲和測雨雷達使用的波長較短。如有用8.6毫米或1.25厘米波長的測雲雷達，測量不降水的雲；用波長3.5厘米或10厘米的測雨雷達，可探測可能降水的雲。10厘米波長的雷達宜用於探測大粒子降水（如冰雹）或大範圍強降水（如暴雨、台風雨）。
測風雷達常需要懸掛有一個角反射耙的氣象氣球的幫助。
雷達按使用效應不同也可分成不同種類，這裏舉多普勒雷達、聲雷達、激光雷達簡要談談。
多普勒雷達，是用多普勒效應來測定雲和降水粒子等運動速度的雷達。
激光雷達，是利用一種特殊的光——激光製造的雷達。激光亮度高，方向性強，發射角小，有人稱它為“目光犀利”、“明察秋毫”，一點也不為過。它的亮度比太陽光還高，紅寶石激光器產生的亮度比太陽光要亮上百億倍，可以看到大氣中的氣體分子、煙塵等溶膠粒子。而且它單色性好，一般普通光源有很寬的光譜，而激光隻有單一頻率。激光雷達中，紅寶石激光雷達有幾十年的曆史，我國在1966年就研製出了第一台百兆級的紅寶石激光雷達。激光技術發展很快，並出現了分枝，如多普勒激光雷達、拉曼激光雷達、差分吸收激光雷達等，它們在監測大氣環境方麵起了不少作用。
聲波在不均勻的大氣中散射本領要比無線電波和光波大，利用這一特點製造出來的雷達叫聲雷達。大氣溫度、濕度、風速變化對聲波折射率的影響，一般要比無線電波和光波要大上千倍，所以聲波的散射量要比無線電波和光波長。
聲雷達最簡單的用途就是測定大氣中某些目標物的位置。如果要測定大氣濕度，則需要通過發射兩個不同頻率的聲波；如果再加一個溫度，就要發射四種不同頻率的聲波。聲雷達對低層大氣的遙感探測成效顯著，它造價低廉，使用方便，深受各國的青睞。我國在1975年就研製出了聲雷達，據悉，在大氣探測方麵已經取得了可喜的成果。
雷達技術發展迅速，目前與之相關的一些較完善的探測係統相繼問世。
如計算機與天氣雷達相連的數字化天氣雷達探測係統，它已經遠遠超出了對天氣現象的監測，對洪水預報、江河水位的監視都完成得很好。再如多普勒天氣雷達係統，它對警戒龍卷風有特殊的本領。還有一些天氣雷達係統，如雙波長雷達探測係統、圓盤振波雷達係統，也在發展中。