この記事は検証可能な参考文献や出典が全く示されていないか、不十分です。出典を追加して記事の信頼性向上にご協力ください。（このテンプレートの使い方）
出典検索?: "超音速機" ? ニュース ・ 書籍 ・ スカラー ・ CiNii ・ J-STAGE ・ NDL ・ dlib.jp ・ ジャパンサーチ ・ TWL（2019年12月）
2019年にNASAがシュリーレン法を用いて初めて撮影した、2機の超音速航空機からの衝撃波の相互作用の様子

超音速機（ちょうおんそくき）とは、自らの推進力によって超音速で飛行が可能な航空機のことである。2023年時点で該当するのは可変翼を含む固定翼のジェット機、またはロケット機のみである。

レシプロ機やグライダーのような滑空機であっても降下によって音速を超えることは可能であるが、ここでは「外部からの力に依存せずに超音速可能な航空機」について述べる。
歴史ベルX-1ロケット実験機詳細は「音の壁」を参照

水平飛行で超音速飛行した最初の航空機は、液体酸素とエチルアルコールを動力源とする6,000-ポンド (2,700 kg)の推力ロケットを搭載したアメリカのベルX-1ロケット実験機。超音速機の多くは、軍用機や実験機であった。

第二次世界大戦中の航空研究により、初めてロケットやジェットで飛行する航空機が製作された。その後、戦時中に音速の壁を破ったという主張がいくつか出てきた。しかし、有人飛行機で水平飛行で初めて音速を超えたと認められたのは、1947年10月14日にチャック・イェーガーが操縦するベルX-1ロケット実験機によるものであった。最初の量産機で、初めて音速の壁を破ったのは、初の超音速女性パイロット、ジャクリーン・コクランが操縦するF-86カナディア・セイバーである[1]。デビッド・マスターズによれば[2]、ソビエトによってドイツで捕獲されたDFS 346プロトタイプは、10,000 m (32,808 ft 5 in)でB-29から放出された後、1951年末に1,100キロメートル毎時 (680 mph)に達し、その高度でマッハ1を超えている。これらのフライトのパイロットはドイツのヴォルフガング・ジーゼであった。

1961年8月21日、ダグラスDC-8-43（登録番号N9604Z）は、エドワーズ空軍基地での試験飛行による急降下でマッハ1を超えた。乗員はウィリアム・マグルーダー（パイロット）、ポール・パッテン（副操縦士）、ジョセフ・トミッチ（フライトエンジニア）、リチャード・H・エドワーズ（フライトテストエンジニア）だった[3]。 これはコンコルドやツポレフ Tu-144以外の民間旅客機による初の超音速飛行であった[3]。

1960年代から1970年代にかけて、超音速旅客機の設計研究が数多く行われ、最終的にはソ連のツポレフTu-144（1968年）、英仏のコンコルド（1969年）の2機種が就航。しかし、政治的、環境的、経済的障害や、コンコルドの墜落事故などにより、その商業的な可能性を最大限に発揮することができなかった。
最高速度

ジェットエンジン（ターボジェットエンジン・低バイパス比ターボファンエンジン）は、その稼働原理上高速になるほど推進効率が向上し、音速を突破した後は空気抵抗が減少する一方であることから、最高速度がマッハ1級程度の超音速機は少ない。1947年10月に実験機X-1によってマッハ1が突破された後、1953年11月にはD-558-2によってマッハ2級に達した。一方で、マッハ3を超えると大気の断熱圧縮によって加速度的に機体表面温度が上昇する（熱の壁）ため、最高速度がマッハ3以上の超音速機も極僅かである。

現在ほとんどの超音速機の最高速度はマッハ2級である。
用途別
軍用機
戦闘機

現在、戦闘機のほとんどは超音速飛行が可能であるが、アフターバーナーを使って一時的に超音速を出せるに過ぎないものが多い。しかし超音速飛行している目標を追尾するために求められる能力なので実用上問題なく、また、対空ミサイルの発達により攻撃回避手段としての超音速飛行は無意味化している。その事が意識されたのは第4世代ジェット戦闘機以降であり、第2世代ジェット戦闘機から第3世代ジェット戦闘機の頃には超音速飛行能力は戦闘機にとって必須の能力と考えられていた。