Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.
Dans le cas le plus courant, celui de l'avion, la phase de décollage se situe entre le roulage au sol et la montée à l'altitude opérationnelle. C'est une phase critique car le pilotage peut être compliqué par la faible manœuvrabilité à basse vitesse, la présence d'obstacles ainsi que par les phénomènes météorologiques ou les incidents techniques d'autant plus gênants que l'avion est proche du sol.
Pour les autres types d'aéronefs les particularités sont détaillées ci-dessous.
Le décollage s'effectue le plus souvent à partir d'infrastructures concentrant un grand nombre d'aéronefs. Il est donc l'objet de procédures particulières de la part du contrôle aérien.
Au sens le plus strict, le décollage est un évènement instantané, celui où l'aéronef n'est plus en contact avec le sol. Dans la pratique on inclut l'ensemble des actions qui permettent à l'avion d'accélérer jusqu'à une vitesse suffisante pour que les forces de sustentation (portance de l'aile, composante verticale de la poussée des moteurs, effet de sol) soient supérieures au poids. La phase de décollage se termine lorsque l'avion est à une altitude et une vitesse suffisante pour pouvoir manœuvrer ; il se trouve alors en configuration de montée : train rentré, volets ou dispositifs hypersustentateurs en position lisse, puissance moteur inférieure au maximum utilisé pour le décollage.
Pour le pilote l'ensemble de ces actions fait partie de la check-list du décollage. Cette phase du vol est critique en raison du grand nombre d'actions à effectuer, de la manœuvrabilité de l'appareil limitée par la faible vitesse et l'absence de réserve de puissance, des obstacles au sol, des phénomènes météorologiques tels que les cisaillements dus au vent, etc. La perte de puissance due à une panne de propulseur est probablement le risque le plus important.
Pour le contrôle aérien, et particulièrement celui des grands aéroports, le décollage est une phase particulière qui commence avec l'autorisation d'alignement sur la piste et se termine au point de sortie de zone d'aéroport.
Pour décoller, le pilote doit d'abord signer certains documents qui stipulent le poids total de l'avion (nombre de passagers, poids total bagages, poids carburant etc..) ensuite, demander les autorisations requises, puis doit allumer différents feux, et activer certains dispositifs (pompe, dégivrages, etc.). Selon la masse de l'avion que le pilote entre dans le calculateur de bord, la vitesse à atteindre pour décoller est calculée. Il calcule aussi la vitesse V2, celle de la pente idéale pour atteindre le plus rapidement l'altitude nécessaire. Cela implique souvent une trajectoire courbe de l'avion.