Penembak udara adalah anggota militer yang mengoperasikan artileri berat yang dipasang di pesawat. Personil seperti itu jauh lebih umum di generasi yang lalu, jauh sebelum munculnya artileri yang dikendalikan secara otomatis, dan saat ini sebagian besar personel penembak udara akan bekerja di helikopter daripada di pesawat terbang. Namun, di masa lalu, sebuah pesawat mungkin memiliki hingga lima penembak di dalam pesawat selama pertempuran, dengan setiap orang mengoperasikan senjata atau jenis artileri yang berbeda selama penerbangan. Penembak ekor, misalnya, akan bekerja secara eksklusif di bagian belakang, atau ekor, atau pesawat, sementara penembak hidung akan bekerja di bagian depan pesawat.
Tanggung jawab pekerjaan penembak udara saat ini sangat mirip dengan tugas yang dilakukan oleh penembak di masa lalu. Penembak udara akan memeriksa artileri sebelum penerbangan berlangsung untuk memastikannya berfungsi dengan baik. Jika perlu, dia akan memasang senjata ke pesawat selama waktu ini. Setelah senjata dipasang dan diperiksa, penembak udara mungkin bertanggung jawab untuk memuat amunisi ke pesawat. Sebelum penerbangan berlangsung, penembak mungkin perlu memberi tahu penumpang tentang apa yang harus dilakukan jika terjadi konflik bersenjata, dan dia harus tetap berhubungan dengan pilot untuk memastikan koordinasi selama misi.
Selama pertempuran, penembak udara akan menembakkan berbagai jenis artileri ke sasaran musuh, yang berarti penembak sering menjadi sasaran utama musuh. Bahaya pekerjaan ini sangat tinggi, dan penembak udara berisiko cedera parah atau kematian saat bertugas. Penembak harus tetap berada di dekat artileri agar dapat menembakkannya dengan benar, sehingga mobilitasnya terbatas selama pertempuran. Hal ini terutama bermasalah di masa lalu pada pesawat tertentu; penembak ekor sering menjadi sasaran pesawat yang membuntuti yang bertujuan untuk menetralisir senjata itu dengan menembak ke arah penembak.
Penembak juga harus mampu memperbaiki artileri selama penerbangan dan mengoperasikan peralatan lain yang diperlukan untuk menyelesaikan pekerjaan. Ini mungkin melibatkan penggunaan kacamata penglihatan malam, sistem mekanis atau hidrolik, atau sistem manual. Dia juga harus mampu membaca skema, peta, dan instruksi tertulis, bahkan dalam situasi yang sangat berbahaya atau penuh tekanan. Berbagai sistem komunikasi juga digunakan oleh penembak selama operasi.