无人机在早期主要充当靶机，为高炮、防空导弹等地面或舰载防空武器和空空导弹、航空机关炮等机载武器进行性能测试检验，为地面防空部队、舰艇对空中目标射击训练和战斗机空战训练等提供靶标，是形成空中作战能力和防空作战能力的重要奠基石。时至今日，无人机仍是组织空战武器、防空武器性能试验和相关作战训练的重要保障。
无人机的另一个重要用途是情报侦察。航空侦察是军事情报侦察体系中的重要组成部分，也是现代战场侦察的主要手段之一。在战时条件下，侦察机飞抵敌方战场目标上空进行航空侦察，有可能遭到敌方各类武器的拦截射击，一旦被击中即会造成伤亡，而无人侦察机则不必顾虑人员伤亡问题。
通俗地说，无人机主要执行“3D”即危险（danger）、肮脏（dirty）、枯燥（dry）的任务。如在2011年3月日本福岛核电站发生核泄漏事故后，美军曾经出动地面机器人和无人机等无人装备进入核电站内部及核污染区上空执行探测任务。长航时的大中型无人机在这方面具有明显优势，它可以“不知疲倦”连续飞行几十个小时，像美国RQ-4“全球鹰”战略无人侦察机可连续飞行上万公里，续航时间长达42小时，2001年年底“全球鹰”在阿富汗战场上创造过连续飞行26小时的战场侦察监视纪录。相比之下，有人驾驶飞机根本不可能做到这一点。
更重要的是，随着无人机和机载弹药的技术升级以及战场指挥控制能力的提升，无人机的应用也从传统的战场侦察转向了侦察与打击一体化，从单纯的“侦察兵”变成了“攻击手”，并且实现了侦察与打击的实时一体化作战，也就是通常所说的“从传感器到射手”无缝连接，一旦发现敌方目标即可对目标发起攻击并摧毁目标，从而大大加快了作战节奏。这种察打一体无人机在现代反恐作战中可以发挥重要作用，新中国成立70周年阅兵式上展示的攻击-2无人机，整体水平与美军现役的MQ-9“死神”和MQ-1B“捕食者”察打一体无人机基本上旗鼓相当。
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