第一次世界大戰前夕,美、法、英、俄、德、意等國在陸軍中組建飛機連、航空營或軍事航空隊,裝備飛機、飛艇和氣球,遂行偵察和校正炮兵射擊等任務。第一次世界大戰中,偵察航空兵作為專門從事偵察的兵種正式形成,主要擔負戰術偵察任務。第二次世界大戰期間,偵察機和機載偵察設備不斷改進,偵察航空兵成為遂行戰術、戰役和戰略偵察任務的主要力量。戰後,偵察航空兵在世界範圍內得到新的發展。60年代以後,美、蘇偵察機數量一直占作戰飛機總數的10%~15%。
20世紀80年代,許多國家編有規模不等的偵察航空兵,偵察航空兵的偵察裝備不斷改善,體制編制逐步改進,軍事訓練日益加強,現代條件下的實戰偵察能力進一步提高。偵察航空兵實施偵察的主要方法是成像偵察、電子偵察和目視偵察。裝備的偵察機,有專門設計的,有用殲擊機、轟炸機、運輸機改裝的,一些國家還在發展無人駕駛偵察機和偵察氣球。90年代初,蘇聯遠程航空兵、方面軍航空兵和海軍航空兵分別編有獨立偵察航空兵團、大隊或中隊,裝備米格─25P、圖─95E等型偵察機。美國戰略空軍、戰術空軍司令部都編有偵察機聯隊,海軍航空兵、陸軍航空兵分別編有中隊和營,裝備的偵察機有SR─71、TR─1、RC─135等。隨著航空和遙感技術的發展,軍隊對航空偵察要求的提高,偵察航空兵的發展重點是提高全天候機動能力、突防能力、綜合偵察能力、情報信息的實時傳輸和處理能力。