该馆1986年10月对社会开放。该馆的任务是配合教学、普及航空科技知识。北京航空馆占地面积7000平米，共分6个展区。主展区30余架各式各样的飞机整齐排列在停机坪上。这里包括，各类战斗机、轰炸机、侦察机、运输机、直升机、超轻型飞机等。可以说，每一架飞机和每一件残骸都有它的历史渊源和完整的故事。如：“黑寡妇”“鹞”“北京一号”等名机都是目前国内甚至国际上公认的价值连城的航空文物绝品。室内展厅有：《航空发展史》、《航天发展史》、《中国航空工业之窗》、《综合展区》等。这些展览从不同角度向人们揭示了人类早期的飞天梦想到今天冲出大气层可歌可泣的艰难历程。

　　室外停机坪是航空馆最引人注目的地方，这里展示了不同国家、不同时期的飞机 30余架，其中有战斗机、轰炸机、歼击机、侦察机、直升机以及各种民用飞机等。展厅内设有航空发展史、中国航空工业成就和中国航天技术成就等专项展览；轻型、超轻型飞机；喷气式和活塞式发动机，航空仪表、武器及部分演示设备。此外，还有大量模型、图片及影视播放等项目。与在旁边修建的新主楼和音乐厅交相辉映。

　　长空逐梦展区，展示了北航先进的科研水平。航空设计、航空发动机、航空电子展品为核心展区，航空航天工业集团为流动展区，可动态更新。长空逐梦展厅分四大展区：航空设计、航空发动机、航空电子、航空航天4大集团。长空逐梦展厅空间设计以一个完整飞机造型贯穿展厅。穿插中富有秩序感，体现理性严谨的设计理念，展项有序排列其中。飞机的造型分段展示了机头、机舱和机身的内容，使需要展陈的内容和形式自然和谐的结合，墙面采用蓝白相间的云层造型，配合地面机身投射的具有速度感的条纹状装饰，营造出一个飞机在云层中穿梭飞行的艺术空间环境，给人直观的视觉冲击力，体会了展馆所要表达的主题思想。航空设计展区充分利用了天花，墙面的展示空间，展项采用开放式布局，在满足普通观众参观条件的情况下，充分考虑日常教学的需要灵活布置参观动线。实物展示结合多媒体互动、图文板全面的展陈内容。航空发动机展区以静态实物展示为主，辅助以互动展项、多媒体互动，充分利用空间展示面积。航空电子展区以互动答题的形式，系统了解航空电子的相关信息，利用墙面和地面空间展陈和互动多媒体方式趣味体验。

　　航空航天四大集团作为临时展区，静物陈列和图文版的方式展示四大集团的相关内容，可定期更换展示内容灵活使用，丰富展教内容。3D影院采用大型环幕形式演示航空航天多媒体影像，同时配合声光电效果，给人宏大的视觉冲击。

　　银翼巡空展区的核心展示区域为北航特色飞机展示，展示北航为中国航空事业作出的贡献。实体飞机藏品展示采用地面与空中立体式的展陈方式，多角度展示飞机藏品。银翼巡空展厅分二大展区：北航特色飞机、实体飞机展示。展馆通过不断变化的空间设计表达了飞机发展的历史变迁，空间的转折启承变化让人充分感受到不一样的时空体验。银翼巡空展区为实物飞机展示空间，展区采用环形布局。展厅入口正面作为北航特色飞机展区，展示历年来北航自主设计制作的实体飞机展品，背景板采用艺术绘画的方式衬托，营造身临其境的氛围烘托主题。地面采用塑胶地板分色，方便参观导视，对应实体飞机周边展柜陈列相关的发动机及其等比例小飞机模型，图文版和多媒体触摸屏结合介绍对应机型的相关信息，墙面使用大幅写真画面做叙事展示，空间顶部悬吊轻体飞机队列展示，营造翱翔天空的视觉效果。

　　之后通过楼梯步入空天走廊，分为航空科技史与航天科技史两部分进行展示，即一层航空展厅的总结，又是二层航天展厅的开启，以空中悬吊的航空航天不同发展阶段的模型群组与地面上的展台柜中的重点展品相互呼应，使观众深入了解航空航天发展的科技历程。

　　空天走廊分二大展区：航空发展史、航天发展史。按照历史发展的时间顺序，系统、完整地展开了一幅航空航天发展的历史画卷。空天走廊展厅空间通过顶部悬吊的模型与地面的多媒体展柜相互呼应，充分展示了航空发展史上的一个个里程碑。充分体现了人类一步步从对航空航天的早期探索，到成功飞向天空，进而征服宇宙的精彩历程。

　　神舟问天展区是一个交织着现实与梦想的展示空间，以现实辉映梦想，展示短短半个多世纪的时间跨度中，在探索宇宙空间取得的现实成果。

　　神舟问天展厅分五大展区：火箭与导弹、卫星与探测器、载人航天、航空航天互动区、学生作品区。神舟问天展厅空间根据展馆二层的实际层高和柱间距的现实情况，结合众多展项考虑，二层平面规划采取了双环路围绕核心筒体的布局方式，既掩藏了诸多柱子，充分利用了馆内空间，又理顺了人流动线，同时做到了展项之间的合理分隔，降低了互动展项之间的相互干扰。神舟问天展厅环境设计结合航天主题，整个空间力图打造成一个充满科幻色彩的太空试验基地的视觉效果，立面材质采用冷峻的、代表理性科技的灰色金属材料，背景墙面统一采用深邃的太空背景画，加上深色的天花背景相配合，让人有一种身临其境的沉浸感。

　　航空航天大学航空航天博物馆的新馆建设，反映了学校学科优势与特色文化，融教学、科研和科普教育在三位一体的现代化、专业性展览场馆，是将北航建设成为先进文化示范区的重要平台和文化传播基地。