水上飛機，簡稱水機，主要用於用於偵察、反潛、救援活動、運輸、森林消防等。它可以在水域遼闊的河、湖、江、海水面上使用。水機的安全性能好，飛機噸位也不受限制，但是它不適於高速飛行，維修成本和製造成本也高。中國也自行研製了水上飛機水轟5水上反潛轟炸機。第一架從水上起飛的飛機是法國著名的早期飛行家和飛機設計師瓦贊兄弟製造的。二戰的時候有一款水上飛機因卓越的戰績成了歷史上產量最大的用途最廣泛成為最為著名的水上飛機，它就是卡特琳娜水上飛機，也簡稱為PBY。但是由於PBY卡特琳娜水上飛機是二戰時期最慢的飛機，也被人稱為最雞肋的飛機甚至有人開玩笑說PBY的領航員需要的不是無線電與秒表，而是一本日曆。
在二戰史上卡特林娜水上飛機的地位可以說是沒有一種水上飛機能夠挑戰，它強悍的適應性和極為廣泛的用途深受各國喜愛。一舉成為第二次世界大戰期間使用的最為廣泛的水上飛機之一。除了美國軍隊之外，英國，蘇聯，加拿大軍隊也裝備了這種飛機。
它是美國聯合飛機公司開發的一款軍用水上飛機，主要用於對地轟炸，反潛，偵察，反艦攻擊直到運送突擊隊等。在二戰期間廣泛裝備於美英海空軍及蘇聯航空兵的一型水上飛機，在美國海空軍內服役20年期間表現卓越，二戰獲得的勝利它可以說是功不可沒。其優秀戰績使得其數量甚至超過了二戰其他水上飛機的總和，成為歷史上產量最大，用途最為廣泛也是最為著名的水上飛機，並且在原來的基礎上發展出了多個不同的衍生型號。堪稱是二戰時期作戰性能最為廣泛的飛機，也是全世界至今影響力最大的水上飛機。
當時美國海軍發起了下一代水上巡邏機設計招標，特別強調性能包線要有很大的擴展。要求新飛機在以最大重量 11,340 千克、161 公裡時速巡航時航程必須達到 4,827 公裡。聯合公司麥克.拉頓和他的工程小組自信憑藉從 P2Y 獲得的經驗，及 P2Y 在實際使用創造的破紀錄性能受邀接收設計挑戰。
在這次設計中，聯合設計的是一種全新的水上飛機，並且因為很大的創新性申請到了專利。而聯合的最主要競爭對手道格拉斯公司是改進自為陸軍設計的 YB-11 水陸兩用轟炸機，其尺寸比 PBY卡特琳娜稍小，在爬升率、速度及航程等性能上也略差。但是在試飛項目上這兩種機型都成功地完成了並達到了所有性能指標，且沒有重大缺陷。由於性能不分伯仲，最後在價格上聯合以低於道格拉斯兩萬美元，贏得了合約。
PBY卡特琳娜系列性能與可靠性方面良好，在首次「例行」大規模交付飛行中，其所有飛行都按時完成且沒有遭遇事故或機械故障，引起一時轟動。在日本突襲珍珠港事件中更是第一時間發現了敵機，但是在空戰中PBY 抗擊能力差，非常容易損傷，再加上缺少保護人員的裝甲和自封油箱，遭受日機攻擊後受損嚴重。但是在所有的卡特琳娜水上飛機的發展和歷史中，其戰術使用最為壯觀的是被譽為「黑貓」行動的時候，1942年實施的西太平洋夜間搜索攻擊，「黑貓」行動在1943年末達到高潮，在當時可以稱為獨霸水上。
戰後卡特林娜很快就被美國海軍淘汰了，1957 年 1 月 3 日最後服役中的卡特林娜正式退役後，也意味著二戰美國海軍航空史上真正的軍馬成為了歷史。但是它的戰績也是其他水上飛機無可取代，同時也為二戰勝利立下汗馬功勞。卡特琳娜水上飛機也深深影響著後來水上飛機的發展，比如我國向蘇聯採購6架Be-6水上飛機的技術參數就是參照美國PBY「卡特琳娜」水上飛機研製。