Oro žvalgyba yra žvalgybos informacijos apie objektą rinkimas naudojant įvairių tipų orlaivius, kad būtų galima apžiūrėti teritoriją iš viršaus. Naudodami pilotuojamus ir nepilotuojamus orlaivius žvalgybą iš oro atlieka įvairūs subjektai ir asmenys, įskaitant karinės organizacijos ir kitos vyriausybinės agentūros, mokslo organizacijos, meteorologai, geologai, architektai ir archeologai. Taikymas apima vietovių kartografavimą, strateginės žvalgybos informacijos rinkimą kariniam planavimui, informacijos, susijusios su geologinėmis savybėmis ir funkcijomis, rinkimą, oro sąlygų ir sistemų sekimą ir aerofotografavimą, kad būtų lengviau vystytis projektams.
Renkant reikiamus duomenis ir žvalgybinę informaciją atliekant žvalgybą iš oro, svarbiausia yra fotoaparatų naudojimas norint užfiksuoti tinkamas nuotraukas, kurias vėliau galima analizuoti ir interpretuoti. Paprastai nuotraukos daromos iš įvairių padėčių ir aukščių, todėl žvalgybinis orlaivis gali užfiksuoti daugybę duomenų, kuriuos analitikai gali palyginti interpretuodami rezultatus. Tokios nuotraukos apima įstrižą, kuri apima fotografavimą kampu; vertikalus, kuris apima nuotraukų fiksavimą tiesiai virš taikinio; ir orto, kurie naudojami geografinėse informacinėse sistemose. Keičiamas aukštis naudojamas norint užfiksuoti geriausią apžvalgos tašką arba atliekant karinę žvalgybą, kad būtų išvengta aptikimo. Šios nuotraukos yra sureguliuotos geometriškai, kad jas būtų galima naudoti kuriant tikslius žemėlapius.
Vaizdo įrašas taip pat yra dar vienas žvalgybos iš oro komponentas, padedantis automatizuoti duomenų rinkimo procesą. Sudėtingų technologinių programų vaizdo įrašas yra fiksuojamas ir dažnai realiuoju laiku perduodamas antžeminės žvalgybos padaliniams, kurie gali stebėti taikinyje vykstantį veiksmą. Kartu su nepilotuojamais orlaiviais pasiekiamas tam tikras saugos laipsnis ir tuo pačiu metu galima stebėti taikinio judesius, kai jie vyksta. Vaizdo įrašas, dažniausiai naudojamas karinės žvalgybos veikloje, populiarėja kitose programose, ypač nustatant konkrečių interesų sritis, pvz., galimus vamzdynus ar pasėlių laukus. Realaus laiko žvalgybos informacijos rinkimas tikslinėse vietose gali padėti planuotojams nustatyti, kaip vietinė žmonių ir gyvūnų populiacija naudojasi teritorija.
Oro žvalgybai paprastai naudojami lėktuvai, nepilotuojami dronai, sraigtasparniai, karšto oro balionai, oro balionai ir raketos. Įvairių tipų orlaivių panaudojimas priklauso nuo duomenų, kuriuos reikia rinkti, tipo ir iššūkių, su kuriais susiduriama renkant šiuos duomenis. Pavyzdžiui, kai kuriose karinėse programose nepilotuojami orlaiviai dažnai naudojami taikiniams, kuriuose yra arba yra aktyvus žinomas priešas, apžiūrėti. Naudojant nepilotuojamus orlaivius šioje situacijoje, žvalgybos komandos gali panaudoti vaizdo įrašą, kad galėtų priartėti prie priešo ir stebėti veiksmus realiuoju laiku. Tačiau norint sekti priešo judėjimą, gali prireikti didelio aukščio orlaivių, ypač jei tikimybė, kad priešas aptiks nepilotuojamą droną, yra didelė.