对提高航空兵部队战斗力主要表现在五个方面：
增大飞机作战半径
作战半径是衡量战机乃至空军作战能力的重要指标之一。为了提高飞机的作战半径，人们总是尽可能地增大飞机的载油量，但过大的油料载荷，只能以牺牲飞机的其他性能空中加油机为代价。采取空中加油，就能较好地解决这一矛盾。
经过一次空中加油，轰炸机的作战半径可以增加25～30％；战斗机的作战半径可增加30～40％；运输机的航程差不多可增加一倍。如果实施多次空中加油，作战飞机就可以做到“全球到达，全球作战”。
此外，有了空中加油，还可以将轰炸机和强击机基地部署得尽可能远离前线，以减少受袭击机会，并缓解前线机场的压力。
增大飞机有效载荷
由于飞机的“最大载荷系数”和“最大起飞重量”是一定的，所以载油量和载弹量始终是一对矛盾。
使用空中加油手段后，就使这一矛盾迎刃而解。飞机可以最大限度地载弹，从而提高作战效能。据专家分析，8架F－117A战斗机配备两架空中加油机就能完成相当于75架飞机编队所能完成的任务。
此外，在高原和高温地区活动的直升机，可依靠空中加油，减少载油量，以改善其悬停性能和提高在复杂地形上的飞行安全性能。
延长执勤机留空时间
巡逻机、预警机、侦察机等执行特殊勤务的飞机，往往需要较长的留空时间。要想保持较长的执勤时间，出动的架次就多，如果使用空中加油，少量的飞机就可以完成较多的任务。预警机之所以能十几小时甚至更长时间地留空执行任务，主要依靠空中加油。
提高快速机动能力
加油机的支援，使各类飞机得以实施远距离不着陆飞行，减少了空中加油机对中途机场的依赖，避免了转场起降带来的延误和不便，大大提高了航空兵的远程机动和快速反应能力。
目前，美空军装备的约700架加油机，可保证其600余架战略轰炸机和1000多架战斗机同时出海作战。
救援缺油飞机
对因缺油断油而可能失事的飞机，进行空中紧急加油，就可使其顺利返航。越南战争中，被接应的飞机有上千架。特别是为直升机实施空中加油，提高了其救援效率，从而挽救了4000多名美军官兵的生命。
海湾战争的第一天，美军一架加油机及时救援了一架即将断油的F－117隐形战斗机。据称，西方国家运用空中加油，救援了许多濒临断油的飞机，挽回损失达几亿美元。