軍方最大的三個情報系統都各自操控航空器進行信號情報搜集工作。空軍第25聯隊的第55軍情大隊的總部位於內布拉斯加州奧福特空軍基地，負責操控RC-135偵察機群，多達20架飛機，其中有17架RC-135V/W「聯合鉚釘」飛機。這些型號的飛機總長度為135英尺，翼展達131英尺，整體高度為42英尺，工作高度為34990英尺。它們能飛行500英里每小時以上，不加油航程為3900英里。但是，它們在10小時之後必須進行空中加油。它們可在空中停留30小時，飛行的最高限度為5萬英尺。飛機上可乘坐超過30個人，包括機艙成員、電子戰官員、情報操作員和飛行中維修技術人員。
聯合鉚釘飛機的飛行任務被稱為「燃燒的風」（BURNING WIND）和「模糊的風」（MISTY WIND），負責攔截通信和電子信號。該飛機攜帶電子發射器自動定位系統，掃描飛機兩邊，在數秒內能夠識別雷達，但其精準度還不足以識別出智能武器。數據可以通過安全的語音線路（戰術信息廣播業務或戰術數字信息線路）進行傳輸。飛機初期攜帶的多種通迅發射器定位系統，已經被平面刃型天線所取代。聯合鉚釘偵察機的起飛基地有：希臘克里特島索達灣的奧福特空軍基地；日本沖繩的嘉手納空軍基地；沙烏地阿拉伯阿爾卡吉的蘇爾坦王子空軍基地（第763遠征偵察中隊ERS）；卡達多哈以西的阿爾烏代德空軍基地。
隨著冷戰的結束，聯合鉚釘機群的目標有了顯著的變化。1995年和1996年期間，79%的飛行任務為了支持聯合特遣部隊在中東（伊拉克）和波斯尼亞的行動。1995年2月22日，一架聯合鉚釘飛機執行了該項目的第1000次飛行任務，支持「南方守望」行動（Operation SOUTHERN WATCH），實施聯合國對伊拉克的制裁。1996年10月，一架來自米爾登霍爾皇家空軍基地的聯合鉚釘飛機執行了第1000次亞德里亞海飛行任務，該任務開始於4年前，是為了支持「提供希望」行動（Operation PROVIDE PROMISE）。另有19%的飛行任務目標是古巴、地中海地區（尤其是利比亞）、太平洋地區（包括朝鮮、中國和越南）。剩餘的2%飛行任務是培訓和演習。RC-135偵察機已經「成為攻擊敵方電子防空系統的關鍵工具，該系統依賴於對來襲敵機具體位置的數據迅速交換」。自2000年以來，聯合鉚釘飛機多次執行支持「伊拉克自由」行動和阿富汗「堅持自由」行動的飛行任務。根據空軍2009年一份情況說明所述，「自20世紀90年代初開始，RC-135偵察機一直保持著在西南亞的持續存在」。2008年，第763遠征偵察中隊在執行阿富汗某項目過程，完成了50000飛行小時的記錄。近期的飛行任務包括利比亞和烏克蘭。2010年，多架聯合鉚釘飛越菲律賓，攔截阿布沙耶夫恐怖組織的通信。2011年，來自索達灣的多架聯合鉚釘監控了利比亞的空軍和防空通信。那一年，它們出動了83架次，支持「奧德賽黎明」行動和「聯合保護者」行動（Operation UNIFIED PROTECTOR），這些行動尋求在利比亞實現建立禁飛區和武器禁運。2014年12月，俄羅斯空軍總司令抱怨，RC-135「幾乎每天」都會數次出現在俄羅斯沿海的波羅的海地區，還聲稱2014年RC-135出現了140次，對比之下2013年只有22次。
其中某些次數應該歸於兩架RC-135U，它們被稱為作戰派送（bat Sent）；它們與聯合鉚釘的速度和工作高度一致，但航程可達4000海里，最高飛行高度可在35000英尺以上。該機組包括兩名飛行員，一名導航員，兩名機載系統工程師，至少10名電子戰官員和6名或更多任務區域專家。與聯合鉚釘飛機一樣，作戰派送攜帶發射器自動定位系統。作戰派送飛機上攜帶的主要感測器是精密功率測量系統（Precision Power Measurement System），該系統判斷選定目標的絕對功率、功率方向圖和選定目標發射器的偏振。另外，在高解析度相機與多個電視和雷達感測器上都配備了「指南針時代」（PASS ERA）系統，該系統包括紅外熱成像，一個干涉光譜儀和多個光譜輻射儀感測器。作戰派送飛行任務的目標是對外國軍事用地、雷達信號、海軍雷達信號和機載雷達信號進行定位和識別。具體而言，這些飛行任務旨在提供「信號參數，用於開發雷達預警接收器、電子戰（EW）系統、威脅系統模擬器和任務策劃」。信號參數包括功率、脈衝和極化數據。2014年10月，據稱一架RC-135U上的任務標記顯示它曾被用於監控烏克蘭危機的發展情況。
RC-135系列的最後一個成員是RC-135S型號，它被稱為「眼鏡蛇球」（Cobra Ball），行動代號被稱為「燃料恆星」（BURNING STAR）。這類飛機有三架。「眼鏡蛇球」飛機駐紮在阿拉斯加州艾爾森空軍基地，經常從謝米亞空軍基地起飛執行任務，直到1991年末，「眼鏡蛇球」的相關任務被轉到了奧福特空軍基地。
20世紀90年代中期，「眼鏡蛇球」每年約執行100次任務，目標是獲取俄羅斯、中國、印度和以色列的導彈試驗情報。因此，1994年1月，迪戈加西亞基地的一架「眼鏡蛇球」被部署在孟加拉灣，監控印度即將舉行的導彈試驗。1996年，「眼鏡蛇球」飛機監控中國在台灣附近進行的數次導彈試驗、印度的幾次導彈試驗和俄羅斯的數次導彈試驗。1997年5月，一架「眼鏡蛇球」監控了朝鮮的一次反艦導彈試驗。2003年3月初，朝鮮幾架戰鬥機在朝鮮海岸線外約150英里處攔截了一架「眼鏡蛇球」並命令其降落在朝鮮，美國飛行員對這些指令置若惘聞。
RC-135S飛機攜帶的系統中，配有高級遙測系統（Advaelemetry System, ATS），是自動搜索頻帶的一部分，為出現的所有信號製作一份數字記錄。高級遙測系統的操作人員為重新進入鏈接分配搜集資源，並記錄所有探測到的遙測信號。
海軍的同類信號情報機群由EP-3E空中偵察綜合電子系統（Airborne Reaissaegrated Eleic System, ARIESⅡ）飛機組成。1999年，12架飛機組成的機群被平均分配給了位於華盛頓州惠德比島海軍航空站的第1艦隊空中偵察中隊（Fleet Air Reaissance Squadron One, VQ-1），即「世界觀察者」，和位於西班牙羅塔的第2艦隊空中偵察中隊（Fleet Air Reaissance Squadron Two, VQ-2）。VQ-1的職責區域從美國的西海岸延伸至非洲的東海岸和阿拉伯灣。其他分遣隊位於：阿聯酋巴林島；日本三澤；日本嘉手納；韓國烏山。
2005年9月，第2艦隊空中偵察中隊，包括所有飛機和450名人員從西班牙的羅塔遷至惠德比島海軍航空站，這樣兩支中隊都將總部設在了這裡。海軍稱，這次變動是「與海軍正在進行的駐歐軍力改革相符的」，並將使偵察中隊具備「衝擊全球」的能力。然後，2012年5月，海軍取消了第2艦隊空中偵察中隊，其所屬人員被轉至第1艦隊空中偵察中隊。到2012年為止，第1艦隊空中偵察中隊的機群共有16架飛機，但是有計畫要將該數字降至12架。
EP-3E是長度116英尺的四引擎渦輪螺旋槳飛機，飛行高度略高於2.8萬英尺，飛行速度為446英里每小時，航程為2738英里。該機與PC-3C的區別在於其機身下有1個扁平的圓形雷達天線罩，而且它的尾部沒有長而薄的電磁異常探測器（Magialy Detector）尾桁。飛機由五人飛行機組駕駛，另有18個人負責不同的系統操作。該飛機的「故事書」（Story Book）系統具有通信情報信號獲取、數據處理和數據整合的綜合性能力，據稱能夠提供戰術評估和實時傳輸。6名操作人員負責操控「經典故事」（Story Classic）系統，其提供升級的搜索和獲取低波段信號能力。指揮員、通信專家和戰術評估專家能夠在他們各自的工作站直接獲得由EP-3E搜集的數據，以及來自其他美國情報力量的數據（通過戰術相關應用系統，戰術數字信號交流系統，戰術通迅廣播系統及其他線路），因此他們能綜合飛機搜集的數據和其他數據，提供一份全面的目標活動評估並將結論分送出去。
「世界觀察者」行動包括外國水面和潛艇行動，以及陸基雷達和超高頻/甚高頻通信。1996年，第1艦隊空中偵察中隊出動了1319架次，「不但承擔國家和艦隊指派的敏感偵察行動（Sensitive Reaissance Operations）