초음속(Supersonic): 마하수 1.2 ~ 5 미만 ( 약 1,469 km/h ~ 6,120 km/h)

말 그대로 음속을 넘어섰다는 의미. 다만 위에 천음속에서 언급한바와 같이 그냥 마하수 1.0 이상을 무조건 초음속으로 보기도 한다. [12] 유체입자가 물체에 충돌할 때 방출되는 에너지가 소리의 형태로 퍼져나갈 때, 물체가 매우 빠르게 지나가고 있으면(음속 이상으로) 첫번째 입자가 충돌하고 발생하여 퍼져나가는 파동을 두번째 입자가 만들어내는 파동이 따라잡게 된다. 따라서 이렇게 발생한 에너지가 중첩되게 되는데, 이때 만들어지는 것이 충격파다. 그래서 초음속으로 비행중인 항공기 주변에서는 충격파가 발생하는데, 이 충격파를 통과한 유동은 압력 온도 밀도등이 급격히 변화한다.
충격파가 만들어내는 급격한 압력의 변화는 큰 항력을 만들어낸다. 인류가 초음속 비행을 돌파할 수 없는 벽으로 여겼던 곳도 이 항력을 이겨낼 추진력(정확히는 사람이 탈 만큼 큰 비행체를 초음속으로 밀어줄 추진력)을 만들어내는 것이 어려웠기 때문이다. 에어포일을 예로 들어보면, 에어포일의 앞쪽에서 (유동의 방향으로 기울어진 면, 표면이 바람이 불어오는 방향을 바라보는 경우이고 바닥에 놓여있는 삼각형의 왼쪽면이라 생각하면 된다.) 형성된 충격파를 통과한 유체의 압력이 급증하는데, 이 유체가 에어포일의 중간을 지날 때 쯤 (유동의 방향과 멀게 기울어진 면) 형성된 팽창파를 지나게 되면, 압력이 다시 감소하게 된다. 바닥에 놓여있는 삼각형을 상상해보자. 왼쪽면에는 높은 압력이 형성되고, 오른쪽 면에는 낮은 압력이 형성되어있다. 이런 압력차이는 큰 항력을 발생시키고 이를 조파항력이라 부른다. [13]
또한 충격파가 만들어내는 급격한 압력변화의 여파는 상공 10km를 비행중인 항공기에 의해 발생해도 지상에까지 들리기도 한다. 이것이 바로 음속폭음, 즉 소닉붐이다. 2009년에 전주지역에서 마른 하늘에 '쾅'하는 폭음이 들려서 사람들이 깜짝 놀랐는데, 주범은 규정을 어기고 초음속 비행한 미군소속 F-16전투기가 만든 소닉붐. 이렇게 높은 고도에서도 소닉붐에 의해 지상에 소음피해가 발생하므로 법적으로 전투기간 민항기이건 평상시에는 육상이나 사람이 사는 지역에서는 초음속으로 비행하지 못하게 하고 있다.
미래에 새로 만들어질 여객기에는 소닉 붐 제거를 위한 형상 설계가 요구되고 있다. 특히 민간 여객기 분야에서는 비행 시간 단축의 필요성이 점점 커지고 있으며, 그에 따라 NASA를 비롯한 여러 곳에서 초음속 여객기 개발에 매진하고 있다. 그리하여 초음속에 적합한 형상을 꽤 많이 만들어 내었으며 풍동실험에도 성공한 수준까지 도달했다. 대표적으로 미국의 붐이 있다. 스타트 기업 붐의 홈페이지. 초음속 비즈니스 여객기 제작사로 저렴한 가격에 초음속 여객기를 탈 수 있도록 하는 것을 최우선 과제로 삼고 있다. 2017년 말에 XB-1 실증기를 통해 첫 비행에 나설 예정이다.

요근래 쓰이고 있는 전투기들은 대부분 초음속 비행이 가능하지만, 실제로는 어느정도 제약이 있다. 대부분 지면 가까이에서는 공기밀도가 너무 높고 주변 온도가 높은 탓에 엔진이 과열되거나 기체 구조물에 무리가 가서 마하수 1.2~1.5 이상으로 비행이 어렵다. 실질적으로 제대로 초음속으로 비행할 수 있는 것은 고도 4, 5km 이상의 고고도이며, 대부분 스펙에 적혀있는 '최대속도'는 고도 11~12km 정도에서나 낼 수 있는 속도. 그나마도 외부에 미사일이나 폭탄을 달면 이 최대속도는 팍팍 깎여서, 심지어 초음속 전투기임에도 초음속 비행을 못하는 상황이 발생한다. 결정적으로 특별한 몇 몇 항공기를 제외하면 음속으로 비행하려면 엔진을 최대출력으로 돌리는 것도 모자라 애프터버너라는 것을 써야하는데, 이러면 연료소모량이 거의 5~10배 가량 늘어난다. 그래서 실제 전투상황에서 초음속 비행사례는 손꼽힐 정도로 적다. 예외적인 항공기들은 특정상황에서, 혹은 아예 설계자체를 초음속에 최적화 해서 계속 초음속 비행하는 것이 가능하지만...이렇게 초음속으로 계속 비행하는 것을 초음속순항, 혹은 수퍼크루징이라 한다.