遠程航空電子系統有兩個附屬系統，一個用於通信情報，另一個用於電子情報（其處理脈衝、持續波和特殊信號）。每個附屬系統都能提供地理位置數據。自2008年開始，高級信號情報有效載荷就開始為U-2的行動提供服務。它的關鍵性特徵包括「現代信號檢測的高級演演算法、高密度接入；大瞬時帶寬和信號的同時性；車載信號處理，以便更有效地利用數據鏈」。2010年，U-2中隊用高級信號情報有效載荷系統取代了遠程航空電子系統。

「世界觀察者」行動包括外國水面和潛艇行動，以及陸基雷達和超高頻/甚高頻通信。1996年，第1艦隊空中偵察中隊出動了1319架次，「不但承擔國家和艦隊指派的敏感偵察行動（Sensitive Reconnaissance Operations），也負責跡象和預警（Indications and Warning, I&W）任務，支持了『沙漠打擊』、『南方守望』、『警惕戰士』和『警惕哨兵』等行動」。其行動區域包括「北阿拉伯海，阿曼灣，阿拉伯灣，沙烏地阿拉伯，日本海，鄂霍次克海，印度洋，南中國海，中國東海，呂宋海峽，泰國灣，朝鮮內陸，西太平洋」。在這些區域實施行動之後，第1艦隊空中偵察中隊「攔截和處理了2911個來自目標國家的海軍發射器、空中發射器和陸基發射器的具有戰術重要性的信號」，並定位了72艘非友善的潛艇。1997年，第2艦隊空中偵察中隊所屬多架EP-3E飛機從基地出發，監控阿爾巴尼亞危機。當時的任務還有監聽北非（主要是阿爾及利亞和利比亞）軍隊、政府和警察的通信。

20世紀90年代中期，「眼鏡蛇球」每年約執行100次任務，目標是獲取俄羅斯、中國、印度和以色列的導彈試驗情報。因此，1994年1月，迪戈加西亞基地的一架「眼鏡蛇球」被部署在孟加拉灣，監控印度即將舉行的導彈試驗。1996年，「眼鏡蛇球」飛機監控中國在台灣附近進行的數次導彈試驗、印度的幾次導彈試驗和俄羅斯的數次導彈試驗。1997年5月，一架「眼鏡蛇球」監控了朝鮮的一次反艦導彈試驗。2003年3月初，朝鮮幾架戰鬥機在朝鮮海岸線外約150英里處攔截了一架「眼鏡蛇球」並命令其降落在朝鮮，美國飛行員對這些指令置若惘聞。

2005年9月，第2艦隊空中偵察中隊，包括所有飛機和450名人員從西班牙的羅塔遷至惠德比島海軍航空站，這樣兩支中隊都將總部設在了這裏。海軍稱，這次變動是「與海軍正在進行的駐歐軍力改革相符的」，並將使偵察中隊具備「衝擊全球」的能力。然後，2012年5月，海軍取消了第2艦隊空中偵察中隊，其所屬人員被轉至第1艦隊空中偵察中隊。到2012年為止，第1艦隊空中偵察中隊的機群共有16架飛機，但是有計劃要將該數字降至12架。

在MQ-4C/海神投入使用時，預期它將具備信號情報能力。這個無人駕駛的空中飛行器的電子支持測量（Electronic Support九_九_藏_書 Measures）系統預計能探測、識別和地理定位雷達信號。據稱海神可能已經作為EP-3E的繼承者，成為海軍的首要空中信號搜集飛行器。

海軍的同類信號情報機群由EP-3E空中偵察綜合電子系統（Airborne Reconnaissance Integrated Electronic System, ARIESⅡ）飛機組成。1999年，12架飛機組成的機群被平均分配給了位於華盛頓州惠德比島海軍航空站的第1艦隊空中偵察中隊（Fleet Air Reconnaissance Squadron One, VQ-1），即「世界觀察者」，和位於西班牙羅塔的第2艦隊空中偵察中隊（Fleet Air Reconnaissance Squadron Two, VQ-2）。VQ-1的職責區域從美國的西海岸延伸至非洲的東海岸和阿拉伯灣。其他分遣隊位於：阿聯酋巴林島；日本三澤；日本嘉手納；韓國烏山。

RC-135系列的最後一個成員是RC-135S型號，它被稱為「眼鏡蛇球」（Cobra Ball），行動代號被稱為「燃料恆星」（BURNING STAR）。這類飛機有三架。「眼鏡蛇球」飛機駐紮在阿拉斯加州艾爾森空軍基地，經常從謝米亞空軍基地起飛執行任務，直到1991年末，「眼鏡蛇球」的相關任務被轉到了奧福特空軍基地。

軍方最大的三個情報系統都各自操控航空器進行信號情報搜集工作。空軍第25聯隊的第55軍情大隊的總部位於內布拉斯加州奧福特空軍基地，負責操控RC-135偵察機群，多達20架飛機，其中有17架RC-135V/W「聯合鉚釘」飛機。這些型號的飛機總長度為135英尺，翼展達131英尺，整體高度為42英尺，工作高度為34990英尺。它們能飛行500英里每小時以上，不加油航程為3900英里。但是，它們在10小時之後必須進行空中加油。它們可在空中停留30小時，飛行的最高限度為5萬英尺。飛機上可乘坐超過30個人，包括機艙成員、電子戰官員、情報操作員和飛行中維修技術人員。

陸軍操控兩個更為先進的空中信號情報系統：RC-12護欄和EO-5C（以前的RC-7B）/空中偵察低級多功能（Airborne Reconnaissance Low-Mutlifunction, ARL-M）。RC-12是雙引擎渦輪螺旋槳飛機，最低飛行可達2萬英尺，最高可達3.2萬英尺，時速為130海里，最長可工作5小時。該飛機有許多型號，包括RC-12H、RC-12K、RC-12N、RC-12P、RC-12Q，攜帶遙控的地基攔截和測向系統，可以檢測高頻、甚高頻和超高頻的音頻通迅。它們還攜帶GPS接收器，允許60英尺內的數據定位。RC-12的輔助系統是遠程中繼系統（Remote Relay System, RRS）。被截獲的信號情報數據被下傳九*九*藏*書到RRS，然後自動地被衛星中繼傳至任何位置，只要這些地方安置了適當的接收天線。RC-12系列部署在位於韓國、德國和北卡羅來納州布拉格堡的軍事情報大隊。

除了具備成像能力外，U-2飛機還能配備信號情報感測器，據某位U-2專家稱，「如今，幾乎每架執行任務的U-2都攜帶了信號情報系統，以及成像系統」。過去，U-2的信號情報系統包括高級紅寶石（Senior Ruby）系統，這是一個幾乎實時的電子情報搜集、處理和上報系統，能提供U-2視線內雷達發射器的信息（包括類型和位置）；包括高級矛（Senior Spear）——也是幾乎實時的通信情報搜集、處理和上報系統，能提供視線300海里以外的信號搜集。當前的系統則包括了遠程航空電子系統（Remote Avionics System, RAS）-1R和高級信號情報有效載荷（Advanced Signals Intelligence Payload, ASIP）。

研製EP-3E繼承者的計劃EP-X被取消了。到2015年底，海軍轉而計劃升級EP-3E以接受「螺旋3」，這是一個信號情報一攬子項目，具備中斷敵方通信網路的能力。

「9·11恐怖襲擊」后不久，第1艦隊空中偵察中隊開始在西南亞執行任務，支持「堅持自由」行動。該中隊也從事通信攔截行動，以支持「南方守望」行動和「哥倫比亞計劃」。據其每年歷史記錄，第1艦隊空中偵察中隊2001年搜集了6113個具有戰術重要性的信號情報。2005年，第1艦隊空中偵察中隊的分遣隊，將位於巴林麥納麥和日本嘉手納空軍基地的行動包括在內。後來，巴林的分遣隊遷到了卡達。2008年，第1艦隊空中偵察中隊的EP-3飛機參加了「伊拉克自由」行動、「遊牧陰影」（NOMAD SHADOW）行動（歐洲司令部實施的涉及土耳其和伊拉克的反恐行動）、「意願精神」（WILLING SPIRIT）行動（解救被哥倫比亞革命武裝力量扣為人質的3個美國人的行動）和「印加黃金」（INCA GOLD）行動（南方司令部的1個禁毒行動）。

隨著冷戰的結束，聯合鉚釘機群的目標有了顯著的變化。1995年和1996年期間，79%的飛行任務為了支持聯合特遣部隊在中東（伊拉克）和波斯尼亞的行動。1995年2月22日，一架聯合鉚釘飛機執行了該項目的第1000次飛行任務，支持「南方守望」行動（Operation SOUTHERN WATCH），實施聯合國對伊拉克的制裁。1996年10月，一架來自米爾登霍爾皇家空軍基地的聯合鉚釘飛機執行了第1000次亞德里亞海飛行任務，該任務開始於4年前，是為了支持「提供希望」行動（Operation PROVIDE PROMISE）。另有19%的飛行任務目標是古巴、地中海地區（尤其是利比亞）、太平洋地區（包括朝鮮、中國和越南）。剩餘的2%飛行任務是培訓和演九-九-藏-書習。RC-135偵察機已經「成為攻擊敵方電子防空系統的關鍵工具，該系統依賴於對來襲敵機具體|位置的數據迅速交換」。自2000年以來，聯合鉚釘飛機多次執行支持「伊拉克自由」行動和阿富汗「堅持自由」行動的飛行任務。根據空軍2009年一份情況說明所述，「自20世紀90年代初開始，RC-135偵察機一直保持著在西南亞的持續存在」。2008年，第763遠征偵察中隊在執行阿富汗某項目過程，完成了50000飛行小時的記錄。近期的飛行任務包括利比亞和烏克蘭。2010年，多架聯合鉚釘飛越菲律賓，攔截阿布沙耶夫恐怖組織的通信。2011年，來自索達灣的多架聯合鉚釘監控了利比亞的空軍和防空通信。那一年，它們出動了83架次，支持「奧德賽黎明」行動和「聯合保護者」行動（Operation UNIFIED PROTECTOR），這些行動尋求在利比亞實現建立禁飛區和武器禁運。2014年12月，俄羅斯空軍總司令抱怨，RC-135「幾乎每天」都會數次出現在俄羅斯沿海的波羅的海地區，還聲稱2014年RC-135出現了140次，對比之下2013年只有22次。

U-2一直都是從多個基地起飛執行信號情報任務，針對的目標各種各樣。從佛羅里達州帕特里克空軍基地起飛的U-2，執行針對古巴的搜集任務。主要目標是古巴的陸軍、空軍和海軍通信，所截獲的情報被傳輸至佛羅里達州基韋斯特海軍航空站。從皇家空軍阿克羅蒂里基地起飛的U-2，負責攔截來自敘利亞、埃及和以色列的信號，然後將數據上傳至空中遠程操作設施。從韓國烏山空軍基地起飛的高級矛U-2，執行奧運會任務，攔截中國的通信和朝鮮的通迅，然後將截獲的通迅下傳至烏山的空軍情報單位。

聯合鉚釘飛機的飛行任務被稱為「燃燒的風」（BURNING WIND）和「模糊的風」（MISTY WIND），負責攔截通信和電子信號。該飛機攜帶電子發射器自動定位系統，掃描飛機兩邊，在數秒內能夠識別雷達，但其精準度還不足以識別出智能武器。數據可以通過安全的語音線路（戰術信息廣播業務或戰術數字信息線路）進行傳輸。飛機初期攜帶的多種通迅發射器定位系統，已經被平面刃型天線所取代。聯合鉚釘偵察機的起飛基地有：希臘克里特島索達灣的奧福特空軍基地；日本沖繩的嘉手納空軍基地；沙烏地阿拉伯阿爾卡吉的蘇爾坦王子空軍基地（第763遠征偵察中隊ERS）；卡達多哈以西的阿爾烏代德空軍基地。

EP-3E是長度116英尺的四引擎渦輪螺旋槳飛機，飛行高度略高於2.8萬英尺，飛行速度為446英里每小時，航程為2738英里。該機與PC-3C的區別在於其機身下有1個扁平的圓形雷達天線罩，而且它的尾部沒有長而薄的電磁異常探測器（Magnetic Anomaly Detector）尾桁。飛機由五人飛行機組駕駛，另有18個人負責不同的系統操作。該飛機的「故事書」（Story Bo九_九_藏_書ok）系統具有通信情報信號獲取、數據處理和數據整合的綜合性能力，據稱能夠提供戰術評估和實時傳輸。6名操作人員負責操控「經典故事」（Story Classic）系統，其提供升級的搜索和獲取低波段信號能力。指揮員、通信專家和戰術評估專家能夠在他們各自的工作站直接獲得由EP-3E搜集的數據，以及來自其他美國情報力量的數據（通過戰術相關應用系統，戰術數字信號交流系統，戰術通迅廣播系統及其他線路），因此他們能綜合飛機搜集的數據和其他數據，提供一份全面的目標活動評估並將結論分送出去。

RC-135S飛機攜帶的系統中，配有高級遙測系統（Advanced Telemetry System, ATS），是自動搜索頻帶的一部分，為出現的所有信號製作一份數字記錄。高級遙測系統的操作人員為重新進入鏈接分配搜集資源，並記錄所有探測到的遙測信號。

EO-5C/ARL-M是四引擎渦輪螺旋槳飛機，飛行高度在0.6萬-2萬英尺，時速為220海里，具備10小時持續飛行能力。ARL-M是空中偵察低級飛機的修正版，原來的飛機只能專用於成像或者專用於信號情報任務。它攜帶了高頻、甚高頻和超高頻接收器，能夠「攔截和定位無線電頻率通信」。其最初被設計是為了滿足南方司令部的情報需求，而且它的任務是「為禁毒工作提供低輪廓信號情報和成像搜集支持」。陸軍的9架改進型ARL-M中，有三架（或者更多）被派到韓國。除了信號情報設備，它們還攜帶了大量的成像感測器（合成孔徑雷達、移動目標指示器、紅外、電光）。飛機的任務包括監視朝鮮半島上非軍事區附近軍隊和平民的動向。2014年底，一架EO-5C被發現出現在利比亞上空，顯然是在監控ISIS營地的情況。

其中某些次數應該歸於兩架RC-135U，它們被稱為作戰派送（Combat Sent）；它們與聯合鉚釘的速度和工作高度一致，但航程可達4000海里，最高飛行高度可在35000英尺以上。該機組包括兩名飛行員，一名導航員，兩名機載系統工程師，至少10名電子戰官員和6名或更多任務區域專家。與聯合鉚釘飛機一樣，作戰派送攜帶發射器自動定位系統。作戰派送飛機上攜帶的主要感測器是精密功率測量系統（Precision Power Measurement System），該系統判斷選定目標的絕對功率、功率方向圖和選定目標發射器的偏振。另外，在高解析度相機與多個電視和雷達感測器上都配備了「指南針時代」（COMPASS ERA）系統，該系統包括紅外熱成像，一個干涉光譜儀和多個光譜輻射儀感測器。作戰派送飛行任務的目標是對外國軍事用地、雷達信號、海軍雷達信號和機載雷達信號進行定位和識別。具體而言，這些飛行任務旨在提供「信號參數，用於開發雷達預警接收器、電子戰（EW）系統、威脅系統模擬器和任務策劃」。信號參數包括功率、脈衝和極化數據。2014年10月，據稱一架rｅａd.９9ｃsw.ｃｏmRC-135U上的任務標記顯示它曾被用於監控烏克蘭危機的發展情況。

2001年，第1艦隊空中偵察中隊派出了5架EP-3E（和3架P-3），行動區域包括波斯灣、南美洲、印度洋、韓國、泰國、阿富汗、巴基斯坦、中國東海、泰國灣、沙烏地阿拉伯，南中國海和西太平洋。2001年4月1日，1架EP-3E在海南島沿海執行任務時，與尾隨的一架中國F-8攔截機發生半空碰撞而失去動力，迫降於海南島。

2001年到2005年之間，第2艦隊空中偵察中隊的飛行任務支持了堅持自由行動、聯合鍛造（JOINT FORGE）行動（南斯拉夫）、印加黃金行動、聯合守護（JOINT GUARDIAN）行動（亞得里亞海）、北方守望行動（伊拉克）、南方守望行動（伊拉克）、伊拉克自由行動、美洲獅（MOUNTAIN LION）行動（阿富汗）、大山掃蕩（MOUNTAIN SWEEP）行動（阿富汗）、海豚鷹（DOLPHIN EAGLE）行動（拉丁美洲）、加勒比盾牌（CARIBBEAN SHIELD）行動、阿特拉斯盾牌（ATLAS SHIELD）行動（南方司令部）、安全明天（SECURE TOMORROW）行動（歐洲司令部），以及海上攔截行動和參謀長聯席會議敏感偵察行動。另外，第2艦隊空中偵察中隊在2000年支持南方司令部的行動中，幫助捕獲了54.1公噸的可卡因和大麻。

2011年，RC-12的升級版本RC-12X開始實際部署，可能包括高級信號情報有效載荷。另外，飛機能夠針對某個目標進行地理定位，減少了偵測到目標和攻擊之間的時間。按諾斯洛普·格魯曼公司所描述，RC-12X將能夠「比當前部署的任何系統偵測到更多的現代不同信號，並找出更多高價值目標（HVTs）」。最早的兩架RC-12X被部署在中東，而另外有10至12架（整個機群27架）在2011年至2012年期間得到升級。預期該飛機機型將一直服役到2025年。

除國家安全局和軍方密碼部門執行空中信號情報飛行使命以外，20多年來，陸軍的任務支持機構（Mission Support Activity，最初是情報支持機構）也一直在執行飛行任務。20世紀80年代，情報支持機構採購了比奇飛機和空中國王飛機，並配備了大量通信攔截設備，用於攔截尼加拉瓜桑地諾支持者的通信，以及薩爾瓦多左翼分子通信和宏都拉斯反叛分子通信。20世紀90年代初，情報支持機構的空中信號情報幫助追蹤到哥倫比亞毒梟巴勃羅·埃斯科巴，2001年底還截獲了逃走的塔利班頭目通迅和基地組織頭目通迅。

無人駕駛的空中飛行器（UAVs）除了用於成像、測量與信號特徵情報，也被用於信號情報。全球鷹飛行器除了攜帶成像感測器，還攜帶了高級信號情報有效載荷，能夠搜集通信和電子信號，以及「特殊信號」，並可被用於測向和地理定位。該載荷的升級版本的縮小版被開發出來用於MQ-1B捕食者和MQ-9收割者。