対潜哨戒機としては、第一次世界大戦にドイツのUボートを発見するため、連合国軍が航空機を用いたことが初の例とされている。第一次世界大戦中、および第二次世界大戦の初期は人間の目で捜索していたが、この時期の潜水艦は潜航可能深度が浅く、また頻繁に浮上しての充電が必要だったため、目視捜索でも絶大な効果をあげた。
また目視に加え、1940年頃より、イギリスにおいて浮上中の潜水艦や潜望鏡に対してレーダーが使用されはじめ、これによってUボート1隻を1941年11月に撃沈している。また、さらに潜航中の潜水艦を探知できる装備として、1943年ごろより、地磁気の歪みを利用して海中の潜水艦を探知する磁気探知装置（MAD）や、海面投下型のソナー（いわゆるソノブイ）が搭載されはじめた。これらは、対潜哨戒機の効果を格段に向上させるもので、1944年2月、アメリカ海軍のPBYカタリナ飛行艇がUボートに対して使用している。カタリナ飛行艇は、1945年よりさらにXバンドの捜索レーダーを搭載して対潜任務に投入された。これらは、対潜哨戒機の基本装備として、現在でも使用されているが、対潜哨戒用の飛行艇そのものは、1960年代ごろにはおおむね固定翼機や回転翼機にその座を譲ることとなった。
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一方、第二次世界大戦中より、アメリカ海軍は、「ハンター・キラー」と呼ばれる新しい戦法を研究していた。これは、1機が捜索レーダーによって目標を探知し、もう1機が要撃レーダーおよびサーチライトによって目標を捕捉・攻撃して撃破するというものであり、ハンター専任機とキラー専任機の組み合わせを経て、兼任できる機体が開発された。これらの戦法を背景に、第二次世界大戦後には、各国の航空母艦には広く艦上哨戒機が配備されることとなった。
ハンターとキラーを組み合わせた運用思想は、このころ登場しはじめていた、対潜哨戒ヘリコプターにおいても踏襲された。当初、アメリカは対潜哨戒ヘリコプターを艦上機として開発していたが、カナダは独自開発の着艦支援装備によって艦載機としての運用を開始し、その後、ハンター・キラー兼任の対潜哨戒ヘリコプターが開発されるとともに、各国も追随した。