空中加油是指在飞行过程中将燃料由空中加油机补充给另一航空器的过程与技术。此外，飞行器亦能在起飞时牺牲部分的油料，减轻起飞重量，使得短距起飞得以更容易达成；或是转而提供较多的酬载能力给武器、货物或人员。同时也有文献指出在大于航程 5600 km 的飞行中，空中加油能节省燃料达百分之三十五到百分之四十。目前空中加油多用于军事用途。

最初的人类第一次空中加油出现在1923年6月27日美国陆军的双翼机DH-4B，当时年代飞机速度很慢，只要人工丢下油管，另一架飞机驾驶仔细避开螺旋桨接住保持距离飞行，就能完成。不过，空中加油技术发展初始在军事战略上的优势并不多，并未受到重视，多用于延长商业运输机的航程以及滞空时间所使用。二战期间飞机速度较快，且都是螺旋桨飞机为主危险较高，空中加油技术因此进入停滞期。

空中加油技术真正在军事化上实用化是在冷战时，美国政府为了直接能够对苏联本土进行轰炸，以及喷射机的发明而再度受到重视。美国空军在1949年时改装了一架B-29轰炸机，即KB-29空中加油机，由于轰炸机螺旋桨在机翼不在机头，得以完成并使轰炸机直接轰炸苏联成为可能，后来一架接受KB-29空中加油支援的B-50轰炸机更是完成了环绕世界一周的无着陆飞行，大大展示了空中加油的实用性。后来美国的波音公司以及英国空中加油有限公司分别研发了“飞椼式”以及“飞锚式”两种空中加油技术，正式挥别以人工接管的方式加油。

2015年4月16日，美军X-47B无人机与KC-707空中加油机采用“飞锚式”技术成功完成历史上首次无人机空中加油测试。

目前空中加油技术已经在各国普遍运用，许多较有规模的海军、空军都拥有空中加油能力。

目前，各国军队主要使用的空中加油方式有两种，分别为“飞椼式”以及“飞锚式”。

飞椼式的主要特征为使用硬管，通常于加油机的尾端设置可伸缩的硬式伸缩钢管以及加油人员的操作舱，整体结构与机身合而为一。 这项技术在飞锚式被研发成功之后，紧接于1949年正式应用。飞椼式最大的优点在于使用硬式伸缩钢管，可承受泵的输油压力，使每分钟加油量能达到6000升以上。另外对于乱流的影响极低，同时使用操作杆进行瞄准、操作方便。而缺点则是加油机本身必须配合加油器采用大型机体，搭载油量也受到限制，且由于必须配置加油杆操作人员，一次仅能对一台飞机进行加油。另外这项技术大多只用于美制军机，若非美制军机受油机也必须接受大量改装，通用性极差。

飞锚式为英国空中加油公司研发，目前以美国海军为首，各国海军航空队所广泛采用。 这项空中加油技术在1949年时开始使用，其原理非常简单，加油机上主要为一条约20~30米长的软管以及一个漏斗状的加油装置所组成。受油机也仅装置固定或可伸缩的受油管即可。在飞行过程中，将受油管接上漏斗状的浮锚后，即可加油。飞锚式的优点在于其设备简单，不管是加油机或是受油机都仅需简单改造，同时也不需要加油管操作员，一台加油机亦能装置数条加油管，能同时对多台飞机进行加油，不仅是定翼机，直升机也能进行空中加油。

而飞锚式的缺点则在于软管每分钟能输送的油量与飞椼式相比并不高，同时软管受到空气干扰严重，因此加油机以及受油机之间的高度差以及速度差都有严格规定，必须拥有高度的飞行技术才能完成空中加油。另外受油管在飞行过程中容易受到污染，进而影响燃油品质，可能造成引擎毁损。

航行中的舰艇直接对飞行中的直升机进行燃料补充，称之为HIFR(Helicopter In Flight Refuling)，这种方式仅使用于直升机，且供油方为舰艇，并非飞行器。受油的直升机与舰艇平行飞行，使用钢缆将船上的加油管往上拉提，接上加油孔的加油方式。 由于舰艇的甲板暂时无法着陆、或是海况极差可能造成危险的情况下，会实施HIFR。目前各国海军在装有航空燃料加油设备的舰艇上进行HIFR的加油训练。