Założeniem archeologii lotniczej jest istnienie związku pomiędzy obecnością stanowiska archeologicznego w danym miejscu, a zjawiskami, które w tymże miejscu można zaobserwować na powierzchni ziemi. Archeologia lotnicza to zatem "dokonywanie obserwacji powierzchni ziemi z powietrza w celu wykrycia i zadokumentowania śladów stanowisk archeologicznych, jak również analiza i interpretacja zdjęć lotniczych wykonanych w innych celach z punktu widzenia poszukiwania ewentualnie zawartych w nich informacji przydatnych archeologom".
Zróżnicowane działania, które łącznie obejmujemy nazwą archeologii lotniczej (odbywanie lotów i obserwacji, wykonywanie zdjęć lotniczych, ich interpretacja, archiwizacja i publikacja) mogą mieć rozmaite cele naukowe, konserwatorskie i edukacyjne, takie jak:
- poszukiwanie nieznanych dotąd stanowisk archeologicznych (rekonesans archeologiczny),
- dokumentacja stanowisk archeologicznych o własnej formie terenowej (np. grodzisk czy kurhanów),
- rozpoznanie przestrzennej struktury stanowisk archeologicznych bez badań wykopaliskowych,
- monitorowanie stanu zachowania obiektów archeologicznych,
- monitorowanie rozległych inwestycji (np. budowy autostrad czy gazociągów),
- wybór reprezentatywnego stanowiska archeologicznego do badań wykopaliskowych,
- opracowywanie planu prac wykopaliskowych i nadzór ich realizacji,
- prezentacja wyników terenowych badań wykopaliskowych,
- retrospektywna rekonstrukcja środowiska geograficznego,
- analiza historycznych procesów rozwoju osadnictwa miejskiego i wiejskiego,
- dokumentacja krajobrazu kulturowego w skali regionalnej,
- odkrywanie wiedzy archeologicznej w bazach danych zawierających zdjęcia lotnicze,
- dokumentowanie zabytków architektury, historycznych układów urbanistycznych i zabytkowych wsi,
- tworzenie narracji historycznej w procesie opowiadania lokalnej i regionalnej historii.
W ten sposób archeologia lotnicza stanowi istotny element wszystkich działań, które charakteryzują nowoczesną archeologię:
- tworzenie rejestrów stanowisk archeologicznych,
- ochrona dziedzictwa archeologicznego,
- uzyskiwanie odpowiedzi na pytania badawcze, zwłaszcza związane z historią osadnictwa,
- tworzenie kulturowych biografii krajobrazu poszczególnych regionów kraju.
Tak wielka gama zastosowań archeologii lotniczej i tak wielkie jej możliwości poznawcze uzasadniają w pełni opinię wyrażoną niegdyś przez Leo Deuela, który stwierdził, że "archeologia lotnicza zrewolucjonizowała naukę o przeszłości w stopniu większym być może niż odkrycie metody datowania przez badanie radioaktywności izotopu węgla".