学園艦とは、空母の形状を模倣した巨大船である。学園艦上には学校を中心とした都市が広がっており、都市には学校だけでなく様々な生活に必要な施設が揃っている。道路には自動車が普通に走行している他、広大な自然が形成されているなど陸上同様の環境になっている。
学校に通う生徒の大半は親元を離れ学園寮で生活するが、秋山優花里など艦内で生まれ育ち家族と一緒に生活するものもいる。大きく世界に羽ばたく人材の育成と生徒の自主独立の精神を養うために建造されたといわれており、日本だけでなく世界中で運営されている。
維持や運営に多大な経費がかかるため、目立った実績がない学校は統廃合する計画が進行しており、実際県立大洗女子学園は統廃合の危機にあった。学園艦の名前と学校の名前は基本的に一致しており、登場する学園艦は全て日本に属している。普段は洋上を航海しているため帰港時以外は陸に上がることができず、沙織などは陸上に上がれる機会をとても楽しみにしている。
学園艦の大きさはそれぞれ異なるが、県立大洗女子学園の学園艦は比較的小型である。
運営は、大洗女子学園の場合は船舶科の学生が1日3交代の8時間勤務で行われている。船舶科の生徒は学園艦の運営を行っているため授業料は免除されているが、仕事以外の時間で授業を受けなければならないので普通科よりハードな生活をしている。