Un avion multirôle est un avion militaire capable d'effectuer plusieurs missions différentes : par exemple chasse, bombardement, reconnaissance, etc.
Les avions militaires sont généralement spécialisés. En effet, les attentes en termes de domaine de vol et d'avionique sont souvent différentes suivant la mission : alors qu'un avion de chasse doit voler à grande vitesse et haute altitude, un avion d'attaque au sol vole le plus souvent à vitesse moyenne et basse altitude. De même, le radar guidant un chasseur vers sa (ou ses) cible n'a rien à voir avec le radar permettant à l'avion d'attaque de repérer ses cibles.
Il était donc difficile de concevoir un avion qui soit efficace pour plusieurs missions. Dès lors, le choix d'un avion multirôle est soit imposé par des contraintes budgétaires (pas assez de moyens pour développer et maintenir un avion pour chaque mission) soit lorsqu'un avion existant révèle un potentiel permettant de l'utiliser pour d'autres missions que celles pour lesquelles il a été conçu initialement.
La réduction globale des budgets militaires et les progrès technologiques conduisent cependant à développer de plus en plus d'avions multirôles.
Les premiers avions multirôles sont apparus pendant la Seconde Guerre mondiale : outre quelques chasseurs-bombardiers comme le Hawker Tempest, il faut citer le De Havilland Mosquito qui est capable, selon les versions, de missions de reconnaissance ou de chasse de nuit, en plus du bombardement léger et de la chasse-bombardement.
Quelques exemples d'avions multirôles à réaction :