飛行艇は、滑走路長という束縛が無いことから大型化が容易であり、また、陸上機とは異なり、洋上飛行中にトラブルが発生しても、着水することで重大な事態を回避できる見込みがあることから、第二次世界大戦前後には、対潜哨戒機として多用されており、アメリカのP3Y(PBY) カタリナは連合国で広く使用されたほか、後継のマーチン・マリナー、イギリスのショート サンダーランド、日本の二式飛行艇などがある。
戦後、アメリカは1960年代までP5M マーリンを運用していたが、地上配備機および艦上機、艦載対潜ヘリコプターの配備の進展、技術進歩による各種装備の小型化に伴い、最終的には、固定翼機やヘリコプターにその座を譲ることとなった。一方、ソ連は、ベリエフBe-6を経てBe-12を開発し、1965年より配備に入ったが、これは傑作飛行艇として、2009年現在でも運用が継続されている。
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また、日本は、飛行艇が着水して吊下ソナーを使用できるという独特の特長に注目してPS-1を開発した。しかし、実際には着水してのソナー吊下は稀であり、当時の新鋭陸上機と同等の対潜哨戒機器を活用して、通常の対潜哨戒機として運用されていた。これらの飛行艇を参考にして、中国は水轟五型（SH-5）を開発し、1984年より配備を開始したが、これは現在のところ、飛行艇が対潜哨戒機として新規に配備された最後の例となっている。