חיל אוויר הוא הזרוע הצבאית האחראית על הלוחמה האווירית, ותפקידיו המרכזיים כוללים השגת עליונות אווירית, ביצוע הפצצות אסטרטגיות וטקטיות, ומתן תמיכה לכוחות היבשה והים, תוך שימוש במטוסי קרב, מפציצים, מסוקים וכלי טיס בלתי מאוישים. ההיסטוריה של חילות האוויר החלה ב-1909 עם הקמת שירות התעופה הצרפתי, ובשנת 1911 ביצעה איטליה את משימות הסיור וההפצצה הראשונות בהיסטוריה במלחמת איטליה-טורקיה. חיל האוויר המלכותי הבריטי (RAF) היה הראשון שהוכר כזרוע עצמאית ב-1918, ולאחריו הוקמו חילות אוויר עצמאיים במדינות רבות, כולל דרום אפריקה (1920), אוסטרליה (1921) וישראל (1948). במלחמת העולם השנייה, הקרב על בריטניה (1940) היה נקודת מפנה מכרעת, והפצצות האטום על הירושימה ונגסאקי באוגוסט 1945 סיימו את המלחמה, תוך שיכלול ההפצצה האסטרטגית. במהלך המלחמה הקרה, חיל האוויר האמריקני הפך לזרוע עצמאית ב-1947, וחילות אוויר רבים קיבלו אחריות גם על הגנה אווירית, התרעה מפני טילים והפעלת טילים בליסטיים בין-יבשתיים.