Pour les matières nucléaires des catégories I et II, le transport aérien est effectué par un aéronef de type cargo. L'ensemble du trajet aérien est réalisé par le même appareil. Le vol direct jusqu'à l'aéroport de destination est privilégié. Pour les matières nucléaires de catégorie I, l'aéronef est affrété à titre exclusif par l'opérateur de transport autorisé.

Pour les transports de matières nucléaires soumis à accord d'exécution, l'opérateur de transport autorisé informe dans les meilleurs délais l'Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire :

- des dates et heures effectives de départ ou d'arrivée de l'aéronef dans les installations aéroportuaires françaises ;
- dans le cas d'une exportation, de l'arrivée effective de l'aéronef à l'aéroport de destination ;
- dans le cas d'une importation, du décollage effectif de l'aéronef du dernier aéroport emprunté avant son entrée dans l'espace aérien français.

Les colis ou conteneurs contenant les matières nucléaires sont munis de scellés et sont placés dans la soute de l'aéronef, de manière à ce qu'il ne soit pas nécessaire de les décharger lors des escales éventuelles.

Pour les matières nucléaires des catégories I et II non irradiées, un représentant de l'opérateur de transport autorisé est présent à bord de l'aéronef. Il est chargé de la surveillance des matières nucléaires au cours du transport aérien, notamment lors des escales.