เครื่องบินทะเล หรือ เครื่องบินน้ำ (อังกฤษ: sea plane) เป็นอากาศยานปีกตรึงที่สามารถนำเครื่องขึ้นและลงบนน้ำได้ เครื่องบินทะเลที่สามารถนำเครื่องขึ้นและลงในสนามบินได้ถือเป็นชนิดย่อยของเครื่องบินทะเลเรียกว่าอากาศยานสะเทินน้ำสะเทินบก (amphibian aircraft) เครื่องบินทะเลและอากาศยานสะเทินน้ำสะเทินบกยังแบ่งได้อีก 2 ชนิดตามลักษณะบนพื้นฐานของเทคโนโลยีคือ เครื่องบินทุ่นลอยน้ำ (floatplane) และ เรือบิน (flying boat) บางครั้งเครื่องบินทะเลก็เรียกว่า hydroplane
คำว่า "seaplane" มักใช้แทน "floatplanes" ในภาษาอังกฤษแบบอังกฤษ แต่ในบทความนี้ทั้ง flying boats และ floatplanes ซึ่งเป็นชนิดของเครื่องบินทะเล ใช้ตามความนิยมแบบอเมริกา
อากาศยานสะเทินน้ำสะเทินบกสามารถนำเครื่องขึ้นและลงได้ทั้งบนทางวิ่งและในน้ำ เครื่องบินทะเลที่แท้จริงนั้นจะนำเครื่องขึ้นและลงได้ในน้ำเท่านั้น มีทั้ง เครื่องบินทุ่นลอยน้ำและเรือบินที่เป็นอากาศยานสะเทินน้ำสะเทินบก รวมทั้งยังมีลูกผสมด้วย ตัวอย่างเช่น เครื่องบินทุ่นลอยน้ำที่พับเก็บทุ่นได้ เครื่องบินทะเลสมัยใหม่มักเป็นอากาศเบา สะเทินน้ำสะเทินบก และเป็นแบบเครื่องบินทุ่นลอยน้ำ
