Tàu sân bay hay hàng không mẫu hạm, là một loại tàu chiến được thiết kế để triển khai và thu hồi lại máy bay – trên thực tế hoạt động như một căn cứ không quân trên biển. Vì vậy, các tàu sân bay cho phép lực lượng hải quân triển khai không lực ở các khoảng cách lớn không phụ thuộc vào các căn cứ ở gần đó để làm căn cứ trên mặt đất cho máy bay. Các lực lượng hải quân hiện đại với những con tàu như vậy coi chúng là trung tâm của hạm đội, vai trò trước đó do thiết giáp hạm đảm nhận. Sự thay đổi này diễn ra do sự phát triển của chiến tranh trên không ngay trước Chiến tranh thế giới thứ hai, khi các loại máy bay ngày càng trở nên nguy hiểm và có tầm bay xa hơn.
