Als Luftüberlegenheit, wird der Grad an militärischer Kontrolle über den Luftraum über einem definierten Gebiet (ggf. auch innerhalb eines bestimmten Zeitraumes) bezeichnet, der eigene Operationen ohne wesentliche Einwirkungsmöglichkeit eines Gegners ermöglicht.
Vollständige Kontrolle über einen Luftraum wird als Luftherrschaft oder totale Luftüberlegenheit bezeichnet.
Kann Luftüberlegenheit nicht errungen werden, während zugleich einem Gegner die Erreichung dieses Zieles verwehrt werden kann, wird dieser Zustand als günstige Luftlage bezeichnet.
Traditionell wird versucht, Luftüberlegenheit durch das Zerstören gegnerischer Luftfahrzeuge, Flugplätze, Luftabwehrstellungen, Führungseinrichtungen sowie der zugehörigen Kommunikationseinrichtungen zu erlangen. Erringen und Erhalten von zumindest Luftüberlegenheit ist seit dem 2. Weltkrieg eine wesentliche Aufgabe für Luftstreitkräfte zu Beginn eines bewaffneten Konfliktes.
Ende des 2. Weltkriegs hatten die Alliierten die Luftüberlegenheit über Nazi-Deutschland. Diese Überlegenheit ermöglichte es alliierten Bombern deutsche Städte anzugreifen, die Verkehrsinfrastruktur und die Treibstoffversorgung stark zu beeinträchtigen, ohne selbst hohe Verluste zu erleiden.
Was Luftherrschaft bedeutet, kann man beispielhaft am Sturz der Taliban verdeutlichen. Dort kämpfte die Nordallianz in einem jahrelangen Krieg gegen die Taliban. Nachdem die USA und ihre Alliierten 2001 eingriffen und die Luftherrschaft hergestellt hatten, gelang es der Nordallianz innerhalb weniger Wochen, das gesamte Land zu erobern. Und dies ohne nennenswerte Unterstützung durch amerikanische Bodentruppen. Die gegnerische Luftherrschaft hat auf eine konventionelle Armee katastrophale Auswirkungen. Sie verliert ihre Kommunikationsinfrastruktur, der Nachschub wird stark eingeschränkt und nicht zuletzt hat dies enorme psychologische Auswirkungen auf die Truppe. Weit weniger wirkungsvoll ist die Luftherrschaft gegenüber einem nach Guerilla-Taktik operierenden Gegner und in nicht offenem Gelände (z.B. Waldgebiete).