各國劃設防空識別區的做法都有國際法依據。雖然，從大多數國家劃設的防空識別區範圍來看，通常是以壹國領海基線為基準，預警雷達能探測到的最大距離壹般大於其專屬經濟區。根據《聯合國海洋法公約》第55條對專屬經濟區的定義，專屬經濟區不屬於壹國的領海，因此專屬經濟區上空不是壹國的領空，壹國不能在其專屬經濟區上空行使主權。
但根據1944的《國際民用航空公約》(芝加哥公約)所定義的壹項原則，空間的法律性質取決於相鄰陸地或水域的法律性質(即“以陸定空”原則)，延伸到壹國可以在其專屬經濟區上方的空域行使權利，特別是以專屬經濟區“剩余權”理論劃設防空識別區。
國際上並沒有正式的條約或其他法律文件來確認防空識別區的劃設，但從各國這麽多年的實踐來看，可以說劃設防空識別區本身已經成為壹種國際習慣。根據《國際法院規約》第三十八條第壹款第五項，國際習慣"被接受為壹般規則的證據"。國際習慣的形成必須具備兩個要素:相關實踐的存在和法律信念。前者是指某壹行為在各國的長期反復實踐；後者意味著這種做法被所有國家接受為壹般法律規則。
自1950年美國首次劃設防空識別區以來，已有20多個國家劃設了防空識別區或建立了類似的防空預警機制。在近60年的發展過程中，大多數國家都接受了防空識別區的劃設。
因此，可以說劃設防空識別區的行為(包括在識別區內對航空器進行識別、詢問和核實的行為)已經成為國際慣例。但由於各國沒有統壹的做法，如何確定劃設範圍、壹國在防空識別區的詳細權利等具體操作問題無法壹概而論。
沈指出，中國空軍在東海防空識別區進行空中巡邏符合國際慣例。東海防空識別區內國際航班的正常飛行活動不會受到影響。中國軍隊有能力有效控制東海防空識別區，並將根據不同的空中威脅采取相應措施，維護空防安全。從國際社會制定和認可的國際法來看，現行國際法體系中沒有關於“防空識別區”的強制性規定，國際社會也沒有關於“防空識別區”制度的國際公約。是否設立“防空識別區”以及如何劃定，完全根據各國國內法決定，是各國自由裁量範圍內的事情。
鑒於中國周邊的緊張局勢，壹些軍事專家認為，中國也應盡快劃定並公布“防空識別區”。他們認為，從法律角度看，這是對《聯合國海洋法公約》第56條和第58條賦予沿海國剩余權利的重要補充，是促進國際法對等原則和和平利用原則與中國國家根本利益深度融合的重要舉措。還可以減少美日抵近偵察和“南海中美撞機事件”，還可以減少抵近偵察造成的海洋資源信息和沿海電磁信息的雙重損失，可以有效、等價地與美日等國在各自防空識別區內博弈，這本身就是中國維護海洋主權的堅定決心和勇氣的宣誓。
但也有分析指出，到目前為止，關於設立“防空識別區”的國際法並不存在，許多設立了“防空識別區”的國家只是單方面解讀包括《聯合國海洋法公約》在內的國際法相關條款，以適合本國特點。