Det første fly, der blev brugt som et patruljebombefly, blev fløjet af Royal Naval Air Service under 1. verdenskrig. Det blev brugt primært til antiubådspatruljer. I starten var det kun luftskibe der var i stand til at holde sig flyvende i længere perioder (op til 10 timer) og medbringe en våbenlast af betydning. Man benyttede bombefly såsom Sopwith 1 1/2 Strutter, der var et modificeret bombefly, men flyene havde begrænset rækkevidde i forhold til luftskibene. Senere i krigen blev der udviklet fly decideret til denne rolle. Det var typisk store vandflyvere såsom Short 184 eller Felixstowe F.2. Mange af de maritime patruljefly brugt i 2. verdenskrig var ombyggede bombefly eller civile passagerfly såsom Nazitysklands Focke-Wulf Fw 200 Condor. Desuden gjorde de allierede udbredt brug af B-24 Liberators under 2. verdenskrig til at patruljere områderne mellem Island og Grønland og angribe tyske ubåde. Deciderede patruljefly blev også udviklet såsom Storbritanniens Short Sunderland og den amerikanske PBY Catalina. Efter krigen blev patruljeflyenes rolle overtaget af ombyggede passagerfly, der havde bedre rækkevidde og ydelse end de fleste bombefly fra 2. verdenskrig. De nyeste bombefly med jetmotorer fra 1950'erne havde ikke den samme udholdenhed eller mulighed for at flyve så langsomt som de civile passagerfly i samme periode, hvilket var essentielt for antiubådsoperationer. Den primære trussel mod USA fra 1960'erne og frem til 1980'erne var sovjetiske ubåde, hvilke man primært detekterede med MAD-udstyr eller sonarbøjer for derefter at kunne engagere med torpedoer eller dybdebomber, hvis det var nødvendigt. I dag er truslen om storstilet ubådskrig fjern, og mange militære styrker skærer ned på antallet af deres patruljefly. De patruljefly, der stadig er i tjeneste, bliver primært brugt til at bekæmpe smugleri og til at håndhæve landenes eksklusive økonomiske zoner.