航空母舰的主要武器装备是它装载的各种舰载机，歼击机、轰炸机、预警机、固定翼反潜机、电子战机、救援直升机等航空母舰利用舰载机进行空中截击、对海对陆进行攻击，直接把敌人消灭在距离航母数百千米之外的领域舰载机是航空母舰最好的进攻和防御武器。从理论上说，没有一种舰载雷达的扫描范围能超过预警机，没有一种舰载反舰导弹的射程能超过战机的航程，没有任何一种舰载反潜设备的反潜能力能超过反潜机或反潜直升机。整个航空母舰战斗群可以在航母的整体控制指挥下，对数百公里外的敌对目标实施搜索、追踪、锁定、攻击所以无需再安装其它进攻性武器。
航空母舰上也装备自卫武器，有火炮武器、导弹武器。前苏联的航母同时装备有远程舰对舰导弹，从这一点来说前苏联的航母是“航母与巡洋舰的混合体”武器装备还有对空，对舰甚至反潜导弹，自卫武器毫不含糊，对自身的保护起了很大作用， 一般来说，航空母舰主要有以下类型：按担负的任务，可分为攻击航母、反潜航母、护航航母和多用途航母按舰载机种类，可分为固定翼飞机航母和直升机航母；按吨位，可分为大型航母、中型航母和小型航母；按动力可分为常规动力航母和核动力航母。
任务分类
根据执行任务类型分为攻击航空母舰、反潜航空母舰、护航航空母舰和多用途航空母舰。攻击型航空母舰主要载有战斗机和攻击机，反潜航空母舰载有反潜直升机。多用途航空母舰既载有直升机，又载有战斗机和攻击机各国装备的航母多为多用途航空母舰。
排水量分类
超级航母（满载排水量8万吨及以上）；大型航母（满载排水量6万吨至8万吨）；中型航母（满载排水量3万吨至6万吨）和小型航母（满载排水量3万吨以下）。
舰载机分类
有固定翼飞机航空母舰、短距起降航空母舰及直升机航空母舰，前者可以搭乘和起降包括传统起降方式的固定翼飞机和直升机在内的各种飞机，一般吨位在4万吨以上，现有美、俄、英、中国、印度装备。而中者则只能起降直升机或是可以垂直起降的固定翼飞机，吨位较小，一般是4万吨至2万吨的轻型航空母舰，大多为西方欧洲等国家装备。后者吨位最小，只能携带一定的直升机以及少量的垂直起降战斗机。
动力装置分类
核动力航空母舰和常规动力航空母舰。核动力航空母舰以核反应堆为动力装置。常规动力航空母舰以蒸汽轮机为基本动力的航空母舰。常规动力航母的缺点是有一个极大的烟囱，非常碍事且容易暴露目标。而核动力航母就没有烟囱。而且核动力航母的续航力比常规动力航母要强大得多，如美国的“尼米兹”级核动力航母满载核燃料可以以35节的最高速度行驶10万海里（赤道周长为3万海里）。
其他
此外，一些国家的海军还有一种外观类似的舰船，称作“两栖攻击舰”，也能搭乘和起降军用直升机或是可垂直起降的定翼机。这种两栖登陆舰好似被缩小的航母，这种舰用途也很广泛，主要是作为抢滩登陆的运输工具。 舰载机是航空母舰的主要武器，其性能决定航母的战斗能力，载机数量越多者实力也相对越强，航空母舰本身也是为了让飞机起降、维修以及使其能长期作战而存在，相较于传统最大攻击距离仅有40千米的战列舰舰炮武器舰载机有着1000千米以上的作战航程，还可以空中加油的方式延长航程，并能在攻击完后回到航母上装载弹药再度起飞攻击，其作战持续性和任务多样的作战能力也是舰载机与巡航导弹在海战所扮演的角色最大的不同。
舰载机按照用途种类可分作轰炸机、反潜机、鱼雷机、攻击机、战斗机、预警机、电战机、直升机和侦察机其中以攻击机和战斗机为航母舰载兵力的核心组成部分；若以布局和起降方式为依据，舰载机还可分作直升机、传统起降机和垂直起降机。现今大规模战争不再、军费缩减、航母空间有限的背景下为节约成本而让单一舰载机功能多样化，专职的水平、俯冲轰炸机并入攻击机，许多的专职战斗机退役，改以战斗轰炸机与攻击战斗机（Strike Fighter）取代之，专职的舰上鱼雷机与侦察机也从航空母舰上消失。
舰载机由于其特殊而严苛的作战环境，在诸多设计上与陆基飞机截然不同例如在机身材料选择上，由于要考虑机体长期置于甲板上具有腐蚀性盐雾、污染物和高温辐射等条件复杂的环境，材料必须慎选；在结构上舰载机由于长期使用着舰钩降落、弹射起飞时极大的纵向过载，其整体强度必须要比陆基飞机更优秀；还有气动技术上必须严格要求低进场速度、高升力、失速控制和迎角飞行能力等等。在航母驶往远方战场进行独立作战时，舰载机兵力难以补充，这些直接影响其存活率的因素格外重要。
舰载战斗机、攻击机
F-35联合战斗机，为英美等多国海军预计将使用的新一代舰载机。
舰载战斗机、攻击机与战斗攻击机是航空母舰的主力，2011年之际服役中的有美国的F/A-18、F/A-18E/F、法国的阵风M、英国海猎鹰II式（意大利、泰国与西班牙也采用该机种）、印度的海猎鹰式、俄罗斯的Su-25、Su-33和巴西的A-4天鹰式。英美与其多个盟国计划装备新一代的F-35联合打击机，该机为第五代战斗机，有着隐身与垂直/短程起降的能力，其C型与B型将分别取代大黄蜂和海猎鹰系列，由于意大利与西班牙亦是潜在买主之一，届时舰载机类型将大幅统一，俄罗斯则预计在未来以米格-29取代的Su-33，印度海军也预计采用前者作为新式舰载机。中国海军的歼-15由中国从乌克兰购得的T-10K-3试验机（苏-33原型机）发展而成，将部署到瓦良格号航空母舰以及未来中国国产航空母舰上。
在上述现役的舰载机中，海猎鹰式与海猎鹰II式舰载机为垂直起降机，其战斗能力虽较直升机为强，能进行某种程度的空战、反舰、对地攻击行动，但因为必须以垂直/短程起降，在载重量上受到限制，故能搭载的武器和油料一般皆不如传统起降机。
舰载直升机、反潜机、预警机
服役中的固定翼的预警机仅有E-2空中预警机，由美国与法国航母使用，英国与俄罗斯则为反潜直升机或是垂直起降的猎鹰系列改装型，前者计划装备V-22鱼鹰式倾斜旋翼机的预警机型。一般来说，舰载直升机负责反潜、搜索、中程制导、运输和救援的任务，但不足以肩负对敌军战斗机或导弹的拦截行动，远程打击能力也不足作为预警机的能力也不如固定翼飞机，与陆基直升机相比，舰载直升机有着为了收纳至机库方便，体积更小、重量更轻，旋翼与尾梁皆为折叠式等特点，有些舰载直升机甚至能于水面起降。世界各国航母主要就服役5种军用直升机，为美国海军的“SH-60海鹰式”、“SH-3海王式”和俄罗斯“卡-27”。美国海军也有使用固定翼反潜机“S-3维京式”，但由于冷战结束、任务需求量大减，多被用于其他任务，如侦查和空中加油。 大部分现代航母的武装除了舰载机就只有保护自身最低限度的武器，包括各式防空导弹、近程防御武器系统以及电子战武器设施。之所以发展至如此，其肇因于航母角色的转换与雷达设备的进步。启蒙时期时，航母舰载机的对舰打击能力还在不明了的状态，定位为海上为战列舰侦查的工具。这样一来就无须太在乎甲板设计会影响到舰载机数量的问题。另外，由于当时舰载雷达尚未出现，航母会在无意间进入敌舰射程范围内，为了进行反击，航母上会配装舰炮。二战期间，舰载雷达蓬勃发展，航母可有效避开敌舰的突袭，加上舰载机的攻击能力已得到了证明，航空母舰本身就不需要防空火炮以外的武器，中大口径舰炮随即消失。尔后飞机进入喷气超音速时代后，传统防空炮根本无法应付，因此美国曾计划将防空任务全交由舰载机负责。
然而到了1980年代，由于苏联海军强化了反舰导弹打击能力，发展了自潜艇、飞机与水面舰等多平台发射大量反舰导弹进行饱和性攻击，这种战法极可能突破由舰载战斗机与护卫舰艇组成的空中防护网，因此航母本身还是配备了防空导弹、近迫武器以及电子战等武器来确保自身的安全，若是传统动力航母还可发射热焰弹来闪避红外线制导的导弹。以美国尼米兹级航母为例，即装有射程约50千米的进化海麻雀导弹（RIM-162 ESSM）、射程26千米的海麻雀导弹、射程9.6千米的RIM-116滚体导弹、射程4.5千米的20毫米密集阵近防系统，还有干扰敌人雷达的反电战装置（ECM，例如SRBOC干扰丝发射系统）。苏联与俄罗斯航母算是个例外，由于其海军舰队防空网强度不足以及该国重视单舰作战能力，“基辅”级与“库兹涅佐夫”级舰本身火力比西方各国航母强上许多，包括反潜火箭、反舰导弹、防空导弹以及近迫防御武器。意大利的“加里波底”号也有类似的武装，后者也是唯一一种可以发射鱼雷的航空母舰。另外，该国的“加富尔”号、法国的“戴高乐”号还有着垂直发射的防空导弹，反应时间比“尼米兹”级者更短。
除了对应敌军武器，航母上亦有完善的消防系统，前者使用了海龙、泡沫、蒸气、海水等复式设计，并以甲板和机库为重点配置，可以中央管制室或地区独立运作。
