航空学院前身是清华大学航空系，是1952年北航成立时最早的两个系之一，当时称飞机系（设飞机设计和飞机工艺专业），1958年更名为航空工程力学系，1970年更名为五大队，1972年更名为五系，1989年定名为飞行器设计与应用力学系，2003年成立航空科学与工程学院。早期的航空学院荟萃了一批当时国内著名的航空领域的专家，如屠守锷、王德荣、陆士嘉、沈元、王俊奎、吴礼义、张桂联、徐鑫福、徐华舫、何庆芝、伍荣林、史超礼、叶逢培等教授，屠守锷院士是第一任系主任，他们为本院发展奠定了坚实基础。在北航发展史上，航空学院不断输出专业和人才，先后参与组建七系、三系、十四系、宇航学院、飞行学院、无人机所、土木工程系、交通学院等院系。
自建校以来，学院已培养本科毕业生近万人，硕士毕业生约1696人，博士毕业生725人。毕业生中涌现出王永志、戚发韧、崔尔杰、乐嘉陵、唐西生、张福泽、王浚、钟群鹏、陶宝祺、郭孔辉等10位两院院士，金壮龙、袁家军、李玉海、吴光辉、孙聪、唐长红、方玉峰、王永庆、孙兵、曲景文、李东等一批航空航天院所的年轻总师、总指挥等负责人，为我国航空航天及国防事业做出突出贡献。
学院作为主力曾先后研制成功我国第一架轻型旅客机“北京一号”、国内第一架高空高速无人侦察机、靶机、蜜蜂系列轻型飞机和第一架共轴式双旋翼直升机等，创造了多项全国第一。蜜蜂系列飞机在全国轻型飞机市场的占有率曾达到70以上。学院参与了所有国家重点航空型号的攻关工作。50年多年来，学院取得了上百项国家和省部级教学与科研成果，其中国家级奖20多项。
学院现有教职工169人，其中教授48名（其中博士生导师42名），副教授46名，专任教师占73%，），青年教师中有博士学位的比例为76%。沈元、高镇同、李椿萱、王浚、李天等两院院士以及傅惠民、孙茂、杨嘉陵、高以天、武哲、王晋军、向锦武等“长江学者”特聘教授在国内外航空领域具有重要影响，学院有国家级名师1名、杰出青年基金获得者3名、跨/新世纪优秀人才的获得者6名，师资力量雄厚，名师荟萃。
航空学院下设飞机系、人机与环境工程系、空气动力学系（原流体力学研究所）、飞行器结构强度系（原固体力学研究所）、飞行力学与飞行安全系、动力学与控制系等6个实体单位，以及跨系和所的微小型飞行器设计研究所、航空发展战略研究中心。
学院涉及3个一级学科、10个二级学科，并承担飞行器设计与工程、飞行器环境与生命保障工程和工程力学三个本科专业的教学工作。一级学科中航空宇航科学与技术排名全国第一，力学排名全国第二；航空宇航科学与技术、力学均是国家级一级重点学科。学院拥有8个博士点、10个硕士点和3个博士后流动站，力学、航空宇航科学与技术为一级学科博士点，流体力学、固体力学、飞行器设计、人机与环境工程学科、工程力学、一般力学与力学基础是国家重点学科。
学院建有国家计算流体力学实验室、国家工科基础课程（力学）教学基地、教育部流体力学重点实验室、人机工效与环境控制国防重点学科实验室、北京市粉体技术重点实验室、北京市力学示范中心，有航空创新实践基地、飞机陈列室、流体力学教学实验中心、固体力学教学实验中心、飞行力学实验室、环境模拟与仿真实验室等。国内著名的航空教学与科普基地——北京航空馆也建在本院。
近五年教师教学成果硕果累累，获得国家级教学成果奖2项，市级教学成果奖3项，校级教学成果奖8项；国家级精品课程3门，北京市级精品课程5门，校级精品课程8门；北京市高等教育精品教材7项，国防科工委优秀教材奖1项，获全国百篇优秀博士论文2篇，提名奖2篇。
学院现有在校本科生965人，研究生850人。学院约20%的本科生成为推荐免试研究生，攻读研究生比例近50%；近年来本科毕业生就业率保持在99%左右，其中国防系统就业率保持在75%以上，在学校名列前茅。学院连续十年被评为科技活动先进院系，两次获得北航“冯如杯”学生课外科技竞赛团体第一名，多次在“挑战杯”全国大学生课外科技竞赛中获得一等奖，多人次在全国力学、数学、物理、英语竞赛中获得一等奖。2004年以来在全国航空模型油动载重等比赛中，以我院学生为主力的航模队连续获得团体和个人冠军，并创造了载重比赛的国家纪录。
“十五”以来学院取得了丰硕的科研成果。教师发表学术论文中EI收录786篇，SCI收录168篇，ISTP收录62篇；获国家级奖励4项，省部级奖励26项，国家专利22项。我院申请获批各类基金项目182项，年均约22项。其中获得国家杰出青年基金2项，自然科学基金重点基金7项。在重大项目方面，承担了“973”、“863” 某重大项目以及某重点型号项目的研究任务。已成功研制我国第一架有/无人驾驶共轴双旋翼直升机。我院科研经费已从“九五”末的2700万上升到2008年的18300万。
目前的航空学院已经成为国内一流的航空学院，是重要的航空航天领域高素质人才培养基地和科研基地。学院将以科学发展观为指导，继续强化航空特色的学科建设，坚持基础研究和工程实践并重与结合的原则，注重人才的引进和培养，建设国际一流学院，为国家航空航天事业做出更大贡献。