水上飛機的基本原理和正常飛機一樣，只不過是普通飛機在陸地使用輪子助跑，水上飛機則採用浮筒或特殊機身而已。

水上飛機在佈局上，一般可分為船身式或浮筒式兩大類，前者是將機身下部設計成船底形狀，後者是在機身或機翼下安裝1～3個舟形浮筒。有了船身和浮筒的支撐，水機才能在水面順利起降。不同的水機，其船身和浮筒大小不同，安裝位置與安裝數量也不同。 船身式水機常常會帶上2個小浮筒，以增加在水面上的橫向平衡能力。也有一些水上飛機為了達到同時能在陸地機場起降的目的，還加裝了常規飛機才有的起落架，它們被稱為“兩棲飛機”。

主要原理是根據伯努利方程，當水上飛機停泊在水上時，寬大船體所產生的浮力，就會使飛機浮在水面上並且不會下沉。起飛時，飛機發動機產生的拉力，以相當快的速度在水面上滑跑，利用機翼上下面拱度不同的平面，在向前運動時產生向上的抬升力（抬升力與運動速度有關，水平運動速度越快，抬升力越大），機翼上產生的升力慢慢克服了飛機的重力，從而把飛機從水面上逐漸托起來，所以飛機加速到一定的程度，就能飛起來。

知道飛機在陸地上是怎麼起飛的嗎？看下圖，是飛機翅膀的橫斷面，特徵是上凸下平（或微凹），到飛機向前運動時，飛機翅膀劃過空氣，相當於空氣分別從翅膀的上下流過（運動的相對性）。很明顯，翅膀上方空氣透過的距離大於下方空氣透過的距離，因此，上方空氣流動的速度小於下方空氣流動的速度。根據伯努利原理，流體在流速大的地方壓強小，流速小的地方壓強大。飛機下方的空氣壓強大於上方的空氣壓強，對翅膀產生向上的壓力差，這個壓力差就是飛機的升力，當升力足夠大時，飛機就能騰空而起。下圖就是一架水上飛機，看看與陸上起飛的飛機有何不同？

將起落架上的輪子改成了浮筒，以保證飛機能漂浮在水面上。至於如何起飛，與陸上一樣。

所謂的水上飛機，其實是飛機的上身，船的下身，綜合一下而已，人們也叫它水機。最早一架水機是在1905年就被法華人研製成功。

至於它如何從水上起飛，其實是很簡單的。先來看看一般飛機怎樣起飛，首先要有跑到，然後飛機要有起落架，透過在跑道滑行，機翼產生升力後起飛。而水機則不需要跑道，因為它的機體下部就是一個船體，可以直接在水面上滑行起飛，而且不需要起落架，這種飛機早期就因為無需機場，維修簡單而受到人們的廣泛青睞。

水機也有幾種分類，按機體下部構造可分為，船體構造的，和浮筒構造的。按起飛種類可分為，水上起飛和水陸兩棲起飛兩種。中國研製的蛟龍600，就是水陸兩棲飛機，號稱世界上最大的水上飛機。