超音速機（ちょうおんそくき）は、超音速で水平飛行が可能な航空機。実現されたのはすべて、固定翼（可変翼を含む）のジェット機およびロケット機である。

なお、あえて「水平飛行」と断るのは、航空機は急降下ないし緩降下によって際限なく加速する事が可能であるからである。よって、超音速機には分類されない機体であっても、降下による加速によって一時的に音速を突破した例は存在する。

なお、歴史的にみて、ほとんどの超音速機はマッハ2級であり、マッハ1級・マッハ3級以上のものは少ない。これはジェットエンジン（高バイパス比ターボファンエンジンやターボプロップエンジンは除く）はその特性上、高速になればなるほど効率が高いために、1940年代に実験機によって、1950年代に実用機においてマッハ1を突破した後、ほどなくしてマッハ2級に達してしまったからである。一方、高速になればなるほど大気と機体の摩擦熱が大きくなるため、マッハ3に近づいた辺りから急激に機体表面温度が上昇する（熱の壁）ため、マッハ3級機にはそれに耐え得る機体設計が必要になる。そのためには他の性能をかなり犠牲にする必要があるため、ごく一部の機体を除いてマッハ3級機は実用足り得ないとされた。