最早研制装备预警机的是美国海军。在第二次世界大战后期，美国海军为及时发现利用舰载雷达盲区接近舰队的敌机，把当时较先进的警戒雷达装在小型的TBM-3W飞机上，这就是早期的预警机。
经过几十年的发展，目前世界上近20个国家（地区）已经装备和研制的预警机有十几种，在役的约有300架。这些预警机约80%是美国研制生产的。同时，美国也是装备空中预警机最多的国家，约占全世界总数的55%。俄罗斯生产的预警机占全世界总数的10%。以色列开始在机载相控阵雷达和电子系统方面占据重要地位。瑞典和巴西在轻型预警机领域呈现上升势头。
随着科技的发展，预警机的作用已经从单纯的远程预警扩展到空中指挥引导等功能。现代高技术战争中，没有预警机的有效指挥和引导，要想组织大规模的空战几乎是不可能的。信息化战争，正进一步提升着预警机的作用。
21世纪的预警机超越了“千里眼”的范畴，它集侦察、指挥、控制、引导、通信、制导和遥控于一身，已经成为名副其实的“空中指挥堡垒”。
世界上最早的预警机是美国海军在20世纪50年代生产的E-1“追踪者”舰载预警机，随后即是著名的E-2“鹰眼”舰载预警机。E-2是美国海军现役最主要的预警机，于1965年开始服役，目前使用的基本上都是E-2C。
目前，E-2C预警机已经生产了175架以上，其中的32架出口给了法国、以色列、日本、新加坡、埃及、阿联酋、中国台湾等国家和地区，是世界上最畅销的预警机。该机采用双发涡桨发动机，巡航速度500千米／小时，续航时间5.5小时，当巡航高度为9390米时，其背上的AN／APS-145雷达能监视2400万立方千米的空域或38.85万平方千米的海域，且无下视波束盲区，提供的预警时间可达25分钟。可同时监视、跟踪显示2000个目标，可同时指挥引导100架战斗机执行空中拦截任务。
美国空军的现役主力E-3A“哨兵”预警机，由于不受航母的限制，采用了民用客机波音707为载机，其探测距离较远，对低空、超低空飞机的发现距离达400多千米，对中、高空目标的发现距离达600千米，可提供30分钟的预警时间，能同时探测600个目标，同时识别200个目标，同时处理300个～400个目标。日本的新一代预警机E-767其实就是以波音767为载机的E-3A。
俄罗斯也是生产装备预警机的大国，对研制预警机的认识并不比美国人晚，可当时苏联认为这一设想没有前途，搁置了研制计划，直到20世纪80年代初才研制出第一种预警机图-126。此后，以伊尔-76为载机的A-50“中坚”预警机取代了图-126，成为俄军的主力。杜达耶夫就是在打卫星电话时被A-50截获信号，招来导弹而一命呜乎的。
A-50在探测目标的距离上、自动引导波道数量上逊色于美国的E-3，但它识别低空目标的能力却要略胜一筹。另外，A-50机上的电子计算机可储存来自人造卫星的情报，而E-3目前尚无此种能力。
除了美俄以外，只有少数国家有研制预警机的能力，以色列就是其中之一。以色列的“费尔康”是世界上第一种相控阵雷达预警机，其空中预警能力不亚于美国E-3A预警机，有些性能甚至超过E-3A。
其他一些中小国家，如瑞典、荷兰也研制了“萨伯2000”等小型相控阵雷达预警机，虽然功能远不及美国预警机那么强大，却是中小国家的理想选择。