Máy bay tuần tra hàng hải thường được trang bị nhiều loại cảm biến gồm có:[63]

• Radar để phát hiện tàu mặt nước đang di chuyển, và cũng có thể phát hiện ống thở hoặc kính tiềm vọng của tàu ngầm cũng như vệt sóng mà nó tạo ra trên mặt nước.
• Máy dò dị thường từ tính (MAD) để phát hiện sự nhiễu loạn từ trường tạo ra bởi vật liệu sắt từ trong thân tàu ngầm. Cảm biến MAD thường được gắn nhô ra ở phần đuôi, hoặc được kéo phía sau máy bay bằng dây cáp để giảm thiểu nhiễu từ gây ra bởi kim loại trên thân máy bay.
• Phao sonar - thiết bị phát/thu sóng sonar tự động, được thả xuống nước và truyền dữ liệu về máy bay để phân tích.
• Cảm biến tình báo tín hiệu điện tử (ELINT) để giám sát thông tin liên lạc và phát xạ radar.
• Camera hồng ngoại (còn gọi là FLIR đối với camera hồng ngoại nhìn về phía trước) để phát hiện dòng khí thải và các nguồn nhiệt khác, thiết bị này rất hữu ích trong việc theo dõi chuyển động của tàu thuyền và hoạt động đánh bắt hải sản.
• Kiểm tra trực quan bằng mắt thường của phi hành đoàn, trong một số trường hợp còn được hỗ trợ bằng đèn pha rọi hoặc pháo sáng.

Một máy bay tuần tra hàng hải quân sự hiện đại thường mang theo khoảng hơn mười thành viên phi hành đoàn, trong đó có cả phi hành đoàn cứu trợ để vận hành trang thiết bị một cách hiệu quả trong suốt 12 tiếng hoặc lâu hơn.