预警机在结构上分为飞行平台、雷达天线罩和航空电子系统三大部分。飞行平台即容纳各种预警专用设备的载体。大部分预警机由运输机或直升机改装而成。由于雷达的性能在很大程度上取决于天线孔径的尺寸，因此，预警机便多选用大型飞机作载机，安装较大的雷达，以实现探测距离远、覆盖范围广、续航时间长并且可安装较多的操作台等目的。若选用小飞机作载机，则安装的航空电子设备较少，功能也较少。
雷达天线罩是预警机在外形上与其他飞机区别明显的特征。雷达天线罩按形状不同，分圆基式天线罩、平衡木式天线罩、锅形天线罩和加大机头机尾式天线罩，一般以圆基式天线罩为多见。这也就是我们平时看到的预警机大多背着一个大圆盘的缘故。当然，除了常见的圆基式雷达天线罩外，空中预警机其他几种形式的天线罩也都得到应用，如瑞典从20世纪80年代开始发展的空中预警机雷达，就装在平衡木式雷达天线罩里。