Een vrachtvliegtuig is een vliegtuig dat goederen vervoert. Het heeft een grote laadruimte op het "maindeck" maar daarnaast meestal ook nog ruimte voor vracht in het "lowerdeck". Van de meeste passagiersvliegtuigen is ook een vrachtversie ontwikkeld. Bekendste voorbeelden zijn de Boeing 747 en de McDonnell Douglas MD-11. Van de recent ontwikkelde Airbus A380 wordt ook een vrachtversie uitgebracht. Een "combi", die KLM ook in gebruik heeft, bestaat uit een passagiers- en een vrachtdeel. Een "convertible" kan seizoensmatig worden omgebouwd van passagiersvliegtuig naar vrachtvliegtuig.

Militaire transportvliegtuigen hebben aan de achterkant een grote laadklep waar goederen naar binnen en naar buiten gereden kunnen worden. Zeer grote uitvoeringen zoals de Lockheed C-5 en de Antonov An-124 hebben ook de mogelijkheid dat de neus omhoog geklapt kan worden zodat makkelijker zeer grote ladingen zoals tanks vervoerd kunnen worden.

Er bestaat ook nog een speciale categorie vrachtvliegtuigen: de Aero Spacelines Super Guppy en de Airbus A300-600ST Beluga. Beide zijn ontwikkeld om zeer grote vrachtstukken (zoals delen van vliegtuigrompen) te vervoeren.

Het grootste transportvliegtuig ter wereld is de Antonov An-225 uit Oekraïne.