簡單來說三個用途：空情保障、作戰控制、電磁支援。

傳統意義上的預警機承擔的任務相對簡單，比如美軍最早裝備部隊的E-1P“跟蹤者”或我軍的試驗性裝備空警-1號預警機，其承擔的任務僅有空情保障，等於是依託飛在天上的雷達站作為地面雷達站的有效補充，填上地面雷達的探測盲區。隨著時間的推移，預警機整合的功能也日漸強大，目前的預警機已經從單純的“預警”變為多元的“預警與指揮控制”，其裝備的機載電子系統也愈加複雜。

一般來說，現代預警機有如下幾大模組：一是主動探測模組，包括機身背部的有源相控陣雷達陣列等探測系統；二是被動測量模組，包括整合在雷達陣列內部的IFF應答陣列、機身兩側的ESM電磁測向陣列等等；三是指揮通訊模組，包括資料鏈、高頻/甚高頻天線和機上指揮員的工作站/指揮決策/任務規劃軟體；四是地面支援模組，包括場站保障、地面通訊等等。在作戰使用時，主/被動探測模組用於收集空情保障資訊，並將資訊透過高速資料匯流排傳輸至指揮模組，機上指揮員使用任務規劃系統進行研判並作出相應的戰術決策，再透過通訊模組發包至空域內的其它戰術飛機上。在應急情況下，預警機的ESM系統與AEW雷達也可以兼任電子戰任務，為空域內的機群提供電磁支援。總之，幾大模組有機結合，確保預警機完成任務。

早期預警和空中指揮，此外還兼有電子戰和通訊中繼的功能

預警機顧名思義，最初同時也是最基本的功能就是早期預警，提前發現敵方來襲力量，使得部隊可以提前進行針對性部署，組織力量進行攔截。二戰時期，美軍憑藉外圍警戒艦攜帶出色的艦載雷達效能，提前發現日機來襲編隊，成功組織了類似馬里亞納海戰那樣“獵殺火雞”一樣的對空防禦。但是在太平洋戰爭後期，面對日本神風特攻的自殺式攻擊，仍感到對空中預警能力的不足，美國海軍上將恩內斯特·金提出將雷達裝上飛機，從而擴大偵察範圍，為艦隊提供更加充足的預警時間。在這種思想下，美軍緊急進行試驗，趕在二戰結束前推出了TBM-3W預警機，這也是世界上第一款空中預警機。

二戰結束之後，隨著冷戰的來臨。為了應對蘇聯戰略轟炸機透過空中加油直接從地面雷達建設薄弱的北極地區，低空襲擊美國本土。美國加大了對預警機的研發力度，推出AD-5W、PB-1、WV-2、E-1B等一系列預警機。但是由於當時雷達技術限制，這些預警機雷達在高度測量上存在非常大的誤差，並且不具備目標持續跟蹤能力，以及多目標動態顯示能力，所以只能用來提前報告敵方機隊來襲方向和距離，是作為地面雷達網路的補充，不具備引導和指揮空戰能力，都屬於早期預警機概念。中國最早研製預警機“空警一號”也是屬於早期預警概念，由於雷達技術水平差，連對低空探測能力也相當差，因而放棄繼續研發。

第一款真正具有現代意義的預警機，則是1961年首飛的E-2A鷹眼預警機，該機的APS-96雷達不僅探測機距離達到之前的兩倍，而且機載計算機和多功能顯示器使得其擁有自動進行目標跟蹤顯示的能力。但因為太超前，E-2A的可靠性、抗干擾能力以及惡劣天氣情況下表現非常差，一直到1971年改進的E-2B上，終於解鎖了預警機的第二項能力，空中指揮能力，擁有引導已方戰機進行防空攔截的能力。

隨後美軍開始圍繞預警機打造全新的空戰體系，這就是後來被軍迷們稱為“鷹之牆戰術”。一架E-3預警機，指揮引導18-24架F-15鷹式戰鬥機，排成一道寬度達到200公里的寬大線列，從高空進入戰區。預警機發現敵方戰機起飛攔截後，馬上引導相應位置的F-15戰鬥機前去作戰，一直引導到F-15自身雷達發現目標為止。由於敵方戰機處於剛起飛後不久，在速度和高度上本身吃虧，F-15提前以最佳姿勢接戰，本身已經佔據一系列先手優勢。再加上F-15出色的雷達航電效能以及飛行效能，使得這一戰術在歷次區域性戰爭中無往而不利。

1982年以色列山寨這一戰術，在與黎巴嫩的貝卡谷地空戰中打出了驚人的82:0戰績，蘇式傳統的地面雷達網引導截擊戰術完全不堪一擊。從這個時候開始，標誌著有沒有預警機，空戰效率完全是兩種概念。

隨著雷達和航電技術發展，未來預警機開始呈現兩種趨勢，指揮能力越來越強。雷達探測能力和精度提升，雷達尺寸和體積也越來越小，除了對空預警外，還擁有出色的對地探測能力；計算機自動化水平提升又使得單個控制檯可以控制引導多批次戰機，較小預警平臺可以做到以往大型預警機的能力，而且還可以空地/空海一體化指揮預警能力。另一方面無人預警機的開始應用，早期預警角色向無人機轉移。