航空潜艇（英语：Submarine aircraft carrier，日语：潜水空母）是指可以搭载舰载机进行侦查或攻击的潜艇，由于此舰种多在冷战前研发，因此搭载的舰载机多是水上飞机。他们拥有较大的吨位，以及有可整备舰载机的设计，可说是结合航空母舰与潜艇的舰种（但实际上目前没有做出接近航空母舰战力的）。从冷战开始至今没有再成功研发出一艘航空潜艇。

• 侦查型航空潜艇

主要目的为强化母舰视野提高侦测能力，与第二次世界大战结束前战列舰和巡洋舰搭载侦察机的目的相同。当时所有潜艇都采用传统柴电动力必需定时上浮，且受限技术潜航时间大多很短，然而上浮到水面的潜艇观测高度十分低，雷达等电子侦搜系统也效果还不够好，为改善此缺点以加强潜艇上浮时的侦测能力提高存活率，使用舰载机来辅助观测是许多国家考虑采用手段。碍于技术能力大多可搭舰载机量极少，通常仅设计搭载一架没有其他备用机。法国、日本、英国和德国皆曾成功做出此类航空潜艇。

战后由于电子侦搜系统效果提升，潜航能力提高甚至有不需上浮的核动力潜艇出现，因此不再需要依赖舰载机进行侦查。

• 攻击型航空潜艇

主要目的为以潜艇为母舰运载增加攻击范围，与航空母舰目的相同，但潜艇能下潜返航防止还击，进一步的设计能暗中穿越敌人海上防线，出动舰载机攻击后再下潜返航，完成“来无影去无踪”的隐身航空母舰。第一次世界大战期间德国与英国尝试开发的航空潜艇即属于这型，但因实用性和技术不足加上战争结束而放弃。第二次世界大战日本帝国海军才完成最接近可实战用的伊十三型潜舰与伊四百型潜艇（皆搭载晴岚攻击机），但因为完工时间太晚且国力不足量产，仅完成少数几艘就战争结束而无实战成绩，幸存的船被美国接收研究完后为防苏联取得技术而作靶舰击沉。

对地攻击的概念虽然造成大幅影响，但因更实用的潜射导弹研发成功，此概念被转往发展成弹道导弹潜艇与巡航导弹潜艇。

优点

• 舰载机能提供非常有效的侦查功能（在电子侦搜系统有效前）。
• 多用途舰载机除了侦查还能供应通讯、运输、攻击、制空……等多种功能。
• 攻击型航空潜艇能下潜隐身移动，穿越海上防线发动突袭再下潜返航，完成一般航空母舰不可能的任务。
• 由于能下潜隐身移动，航空潜艇理论上可以不需要组成航空母舰战斗群护航作战，整体上建造与后勤成本可能比一般航空母舰组成舰队来的低。
• 本身也是属于一种潜艇，所以也自身具备反潜反舰能力，近乎是全功能的舰艇。

缺点

• 受于潜艇所需的下潜设计，无论技术多进步运量都比同吨位的航空母舰低得多。
• 设计需要考虑的问题太多，增加研发的难度与成本，本身量产难度与单位成本也比航空母舰与一般潜艇高。
• 体积与吨位太过庞大，增加建造所需资源、成本与时间，隐蔽性也比多数潜艇差，紧急下潜所需的时间也较长，存活性比一般潜艇低。
• 运量不足想要有效打击通常仍需至少两三艘以上组成潜水舰队联手攻击才能有效，单打独斗的能力逊色于任何一款舰艇。
• 受于潜艇所需设计的司令塔和潜望镜，不利采用全通式飞行甲板，无法让一般舰载机起降，只能使用水上飞机、自转旋翼机与直升机等，理论上垂直起降战机也是可行的机种，但得考虑起飞甲板耐热的问题，这些机种在用途性、作战半径、运载火力或成本等某些方面不比一般舰载机好。
• 早期潜艇需要配置舰炮与高射炮，但航空潜艇需要的舰载机相关设施会占用甲板空间，能配置的火炮密度不及一般攻击潜艇，虽然这些火炮本身仅做辅助用。
• 航空潜艇起降舰载机必须上浮才行，作业时间大幅增加遭攻击的危险性，同时也让这种潜艇搭载核动力系统没办法发挥完全潜航的优势，除非开发出能潜射出动的无人航空载具才可能解决此问题。