Avião cargueiro, ou simplesmente cargueiro, é uma aeronave de asa fixa projetada ou convertida para o transporte exclusivo de cargas. Via de regra não possui as amenidades requeridas para os voos de passageiros, mas contam com uma ou maiores portas para o carregamento da carga. Os cargueiros podem ser operados por empresas aéreas civis, por indivíduos privados ou por forças armadas.
As aeronaves projetadas para carga normalmente possuem características que as distinguem de aeronaves convencionais para passageiros: uma seção cruzada de fuselagem larga e alta, asa alta de forma a permitir que a área da carga esteja mais próxima do solo, várias rodas para permitir seu pouso em locais não preparados e uma cauda em posição alta para permitir que a carga seja colocada e retirada diretamente da aeronave.
Em 2015, os cargueiros dedicados representavam 43% de 700 bilhões de ATK (em inglês: available tonne-kilometer, tonelada-quilômetro disponível), enquanto que 57% era carregado em compartimentos de carga de aviões comerciais, com a Boeing estimando que este último suba para 63% enquanto que os cargueiros dedicados representariam 37% de 1 200 bilhões de ATK em 2035. A empresa Cargo Facts Consulting prevê que a frota de cargueiros global subirá de 1 782 em 2019 para 2 920 em vinte anos.
As aeronaves foram inicialmente utilizadas para carregar carga na forma de correio aéreo desde 1911. Apesar das primeiras aeronaves não serem projetadas para transportar carga, na metade da década de 1920 os fabricantes de aeronaves já projetavam e construíam aeronaves dedicadas para este propósito.
No Reino Unido durante o início da década de 1920, a necessidade de um cargueiro para o transporte de tropas e materiais foi logo reconhecida para pacificar revoltas tribais nos recém-ocupados territórios no Oriente Médio. O Vickers Vernon, um desenvolvimento do Vickers Vimy, entrou em serviço na Força Aérea Real como o primeiro avião dedicado ao transporte de tropas em 1921. Em fevereiro de 1923, foi colocado em uso no RAF Iraq Command, que voou cerca de 500 tropas Sikh de Kingarban para Kirkuk no primeiro transporte estratégico de tropas da história. O Vickers Victoria também participou na evacuação de Cabul de novembro de 1928 a fevereiro de 1929, quando evacuaram funcionários diplomáticos e seus dependentes em conjunto com membros da família real afegã ameaçados pela Guerra civil do Afeganistão. O Victoria também foi pioneiro nas rotas aéreas da Imperial Airways, onde depois operou o Handley Page H.P.42.
O projeto alemão da Segunda Guerra Mundial, Arado Ar 232, foi o primeiro avião construído com a função de transporte exclusivo de cargas. O Ar 232 substituiria os cargueiros convertidos do Junkers Ju 52, mas apenas algumas unidades foram produzidas. A maior parte das outras forças armadas utiliza versões convertidas de aviões comerciais, notavelmente o Douglas C-47 Skytrain derivado do Douglas DC-3, que serviu em praticamente todos os países aliados. Uma importante inovação para futuros projetos de cargueiros foi introduzida em 1939, no quinto e sexto protótipos do Junkers Ju 90, um avião de transporte militar quadrimotor, sendo o primeiro modelo conhecido equipado com uma rampa de carregamento traseira. Esta aeronave, como a maior parte de sua época, utilizada um trem de pouso convencional, o que gerava uma inclinação para trás quando pousada. Estas aeronaves introduziram a Trapoklappe, uma potente rampa hidráulica, com uma escada no centro, que erguia a parte traseira da aeronave, facilitando o carregamento. Uma rampa similar de carregamento apareceu em aeronaves equipadas com trem de pouso triciclo, como o Budd RB-1 Conestoga.
A Europa pós-guerra também participou ativamente no desenvolvimento de aeronaves cargueiras modernas e da indústria de carga áerea. Foi durante o Bloqueio de Berlim, durante a Guerra Fria, que uma mobilização massiva de aeronaves do ocidente foi organizada para suprir a Berlim Ocidental com alimentos e suprimentos, em uma ponte aérea frenética, após a União Soviética ter bloqueado as ligações terrestres de Berlim com o ocidente. Para rapidamente suprir a quantidade de aeronaves necessárias, muitas aeronaves antigas, especialmente o Douglas C-47 Skytrain, foram colocados em serviço. Durante a operação, observou-se que demorava-se mais nestes modelos antigos do que nos mais novos e maiores aviões com trem de pouso triciclo como o Douglas C-54 Skymaster, pois era mais fácil de movimentar a carga em solo. Os C-47 foram logo retirados de serviço e então surgiu um requisito para todos os novos projetos de cargueiros, que era o de possuir o compartimento de carga nivelado.
Nos anos após a guerra, um grande número de aeronaves personalizadas foram introduzidas, frequentemente incluindo características "experimentais". Como exemplo, o americano C-82 Packet possuía uma área de carga removível, enquanto o C-123 Provider introduziu a agora comum fuselagem traseira e cauda típicas de aeronaves de transporte militar atuais, permitindo uma rampa de carregamento traseira muito maior. Mas foi com a introdução dos motores turboélice que permitiu à esta classe amadurecer e mesmo um dos primeiros modelos, C-130 Hercules (no século 21 conhecido como Lockheed Martin C-130J) é ainda o parâmetro pelo qual novos modelos são medidos. Apesar de maiores, menores e mais rápidos modelos terem sido propostos ao longo dos anos, o C-130 continua a melhorar de forma que ainda mantém-se em produção.
Aeronaves de transporte de carga "estratégica" tornaram-se uma importante classe, iniciando com o Lockheed C-5 Galaxy na década de 1960 e uma variedade de projetos soviéticos similares da década de 1970 e 1980, culminando no Antonov An-225, a maior aeronave em operação no mundo. Estes projetos ofereceram a habilidade de carregar cargas mais pesadas, incluindo carros de combate em alcance global. O Boeing 747 foi originalmente projetado nas mesmas especificações do C-5, mas posteriormente alterado para que pudesse oferecer versões tanto para o transporte de passageiros como transporte de cargas. A "corcova" no topo de sua fuselagem permite que a cabine de pilotagem fique livre da área do compartimento principal de carga.
Quando o Airbus A380 foi anunciado, o fabricante aceitou pedidos para uma versão cargueira, denominada A380F, oferecendo a segunda maior capacidade de carga de qualquer aeronave cargueira, perdendo apenas para o An-225. Um consultor de assuntos da aviação estimou que o A380F teria uma capacidade 7% maior de carga e maior alcance que o 747-8F, mas também com maiores custos operacionais.
Quase todas as aeronaves cargueiras comerciais atualmente em operação são derivadas ou transformações de aeronaves de passageiros. Entretanto, existem outros três métodos para desenvolver aeronaves cargueiras.
Muitos modelos podem ser convertidos de aviões comerciais para cargueiros ao instalar uma porta de carga no compartimento principal com seus sistemas de controle, reforçando as vigas do piso para suportar o peso das cargas e a substituição dos equipamentos de passageiros com novos revestimentos, forros, luzes, pisos, drenos e detectores de fumaça. Times de engenheiros especializados nas rivais Airbus e Boeing oferecem, com isso, mais 15-20 anos de vida útil a aeronave. A Aeronautical Engineers Inc. converte os modelos Boeing 737-300/400/800, MD-80 e Bombardier CRJ200. A Bedek Aviation, parte da Israel Aerospace Industries, converte o 737-300/400/700/800 em cerca de 90 dias, o 767-200/300s em cerca de quatro meses e o 747-400 em cinco meses, já mirando também no Boeing 777, Airbus A330 e A321. A Voyageur Aviation Corp, localizada em North Bay (Ontário), converte o DHC-8-100 no DHC-8-100 Package Freighter Conversion.
A conversão de um A300B4-200F custava US$ 5 milhões em 1996, um A300-600F US$ 8 milhões em 2001, um MD-11F US$ 9 milhões em 1994, um B767-300ERF US$ 13 milhões em 2007, um B747-400 PSF US$ 22 milhões em 2006, um A330-300 P2F foi estimado em US$ 20 milhões em 2016 e um B777-200ER BCF em US$ 40 milhões em 2017. Ao evitar a instalação da porta principal de cargas e confiando em um elevador entre os compartimentos de carga, A LCF Conversions quer converter A330/A340s ou B777s por US$ 6,5 a US$ 7,5 milhões. Na década 2000, um 747-400 de passageiro custava de US$30 a US$ 50 milhões antes da conversão de US$ 25 milhões, enquanto que o B757 custava US$ 15 milhões antes da conversão, caindo para US$ 10 milhões em 2018 e US$ 5 milhões por um Boeing 737 Classic, caindo para US$ 2 a US$ 3 milhões por um B737-400 em 2018.