飞机气象探测（ aircraft meteorological observation ），以飞机作为观测平台进行的非常规特种气象观测。飞机气象观测的主要任务有：①与常规探空仪的探测内容相同，即大气层的温度、湿度、气压和风的探测；②对特种天气，例如对台风进行三维的观测，以及对该天气系统实施巡航；③云雾微物理结构的观测；④特种观测，例如大气边界层结构的研究。一架次的飞行可以只完成上述的一项任务，也可同时综合执行多项任务。

观测使用的飞机多由适当的机型改装而成，可以使用功能较为先进的中型飞机，也可使用轻便、易于操作的轻型单人或双人机。

气象观测飞机最基本的探测设备是飞机气象仪，温度和湿度的探测元件需安装在专门的锥形回流管内，与测风仪器分别安装在专门的支架上，在机头前向外伸出。气压探测元件则安装在机舱之内，由机身的测压孔引入外界的大气压力。在使用露点仪测量湿度时，该仪器也安装在机舱之内，利用气泵将空气吸入进行测量。

对特殊天气系统进行巡航观测是飞机观测最主要的任务，从系统的云系上空对其特征实施目测，进行拍摄，而后在适当的位置施放下投式探空仪，不少情况下还在机尾安装了轻型的X波段或C波段天气雷达或多普勒雷达。巡航观测能对天气系统的三维结构进行深入的了解。

对云雾微结构的研究必须利用飞机探测。几乎所有的云雾探测仪器都需要考虑适应飞机观测的技术要求。