观察机通常为轻型飞机，结构简单，重量轻，可靠性高，并能在公路跑道和简易机场起降。具有良好的座舱视野，乘员2人以上，以保证至少1人专门从事观察，采用低速固定翼飞机，最大飞行速度在500千米/时以下，以保证观察效果。机上装有照相机、
红外探测设备、雷达、电子对抗设备以及通信设备等。典型的观察飞机主要有美军的OV-1、OV-10、OA-10等。20世纪70年代服役的OV-1飞机，安装了侧视雷达和红外探测系统。大部分观察飞机自身也能携带武器。如OV-10飞机可携带2424千克弹药，可外挂
空空导弹、集束炸弹和火箭弹等。美国空军还将部分
A-10攻击机改装成OA-10观察攻击机，主要担负对战术飞机的控制、搜索救援以及目视标示、侦察等任务。OA-10A飞机于1987年形成初始作战能力。20世纪末，大部分观察飞机的任务特别是战场监视任务改由战场联合监视飞机和无人侦察/监视机执行。