北京航空航天大学创建于1952年，是由当时清华大学等八所院校的航空院系合并而成的新中国第一所航空航天科技大学。参与组建北京航空学院的八所院校的航空院系指的是：清华大学、北洋大学（今天津大学）、西北工学院（今西北工业大学）、厦门大学、华北大学工学院（今北京理工大学）、西南工业专科学校（今重庆大学）、四川大学、云南大学的航空院系。

1953年5月，在西北郊海淀区柏彦庄选定校址后，6月1日就在四周没有公路的一片农田及坟堆土洼上正式动工兴建，数千名建筑工人日夜奋战，半年之内就完成了6万平方米的建筑。同年10月全体学生及部分教职工即迁居新校，开始正常的学习与工作。计划中的基本建设任务到1957年基本完成，竣工面积135245平方米，修建道路64160平方米，完成投资3560余万元。

1954年6月，为适应航空工业建设的需要，北航增设飞机设备、航空材料两个系以及航空仪表与自动器、飞机电气设备、特种设备、金相热处理、铸造、压力加工和焊接7个专业。

1956~1957年，根据中国12年科学规划的要求，北航在中国国内率先设立导弹类、管理类以及理科与工科相结合的空气动力学等专业。增设了导弹设计、液体火箭发动机、空气动力学、无线电设备、航空工程经济、仪表工艺等专业，成立了当时中国国内航空高等院校惟一的航空工程经济系。这样就开始有了不同于苏联模式而根据中国航空工业实际需要自行设置的新专业，并成立了空气动力学、飞机结构力学及喷气发动机原理3个研究室。

1958年，北航开展勤工俭学，提倡并实践教学与科研、设计、生产的四结合，开展了航空型号研制工作。全校师生在100天内，完成了周恩来总理亲自批准的“北京一号”轻型旅客机的研制，同年9月24日试飞成功，并进行了京沪间2500公里的航线试飞；研制成功了中国第一枚探空火箭——“北京二号”，于同年9月22日在东北白城子靶场发射试验成功；研制成功了中国第一架无人驾驶飞机——“北京五号”，即在安2型飞机上安装了自行研制的无人驾驶控制系统，将该机改装成无人驾驶飞机，于同年9月25日试飞成功，为中国无人驾驶飞机的发展开了先河。

1958年，新设立解算装置、火箭地面机械与发射装置专业。1959年又设立航空非金属材料、腐蚀与表面保护、无线电导航、雷达、遥控遥测、航空原子能发动机设计等新专业，建立了火箭发动机、导弹控制系统等研究室，连同前已建立的空气动力学、飞机结构力学、喷气发动机原理及陀螺仪研究室，形成了进一步开展科研工作的中心。

1959年5月，中共中央发布了《关于在高等学校中指定一批重点学校的决定》，北航成为全国第一批16所重点高校之一。

1960年，增设航空核动力、航空工艺和工程物理系，1961年又设立飞行器自动控制系。至此，北航已设立了10个系35 个专业。 [4] 

1977年，恢复全国高等学校统一招生。

1978年，北航按6大类21个专业组织本科生招生，它们是：飞行器设计类，含飞机设计、有翼导弹设计、飞行器高空设备3个专业；航空工程数学力学类，含空气动力学和飞行力学、航空结构力学与强度2个专业； 航空发动机设计类，含航空发动机设计、固体火箭发动机设计2个专业；航空材料及机械制造工程类，含航空金属材料及热处理、航空非金属材料及成形工艺、金属腐蚀与防护、航空焊接、飞行器制造工程5个专业；航空自动控制类，含航空陀螺仪表与惯性导航、航空仪表与传感器、航空液压气压附件、航空电机电器、飞行器自动控制5个专业；航空电子及计算技术类，含遥控遥测、电子计算机、雷达与导航、微波技术4个专业。

1978年7月，成立计算机科学与工程系，11月恢复制造工程系的建制。

1981年11月26日，经国务院批准，学校成为全国首批博士和硕士学位授予单位。 [5] 

1988年4月，经国家教委批准，北京航空学院改名为北京航空航天大学。

1989年，学校成为国家八五期间全国14所重点建设的高校之一。

1997年，学校进入国家“211工程”重点建设高校行列。

2001年，学校进入国家“985工程””重点建设高校行列；首批获准试办国家示范性软件学院。 [6] 

2006年，北京航空航天大学获批筹建航空科学与技术国家实验室，成为学校航空航天特色和研究型大学的重要标志。

2007年，入选第一批国家大学生创新性实验计划立项学校。

2010年，被教育部评为“全国毕业生就业典型经验高校”。 [7] 

2010年，学校成为国家首批“卓越工程师教育培养计划”高校。

2011年，学校成为国家“珠峰计划”（基础学科拔尖学生培养试验计划）”院校之一。

2012年，学校入选首批“2011计划”（高等学校创新能力提升计划）；首批入选国家级大学生创新创业训练计划高校。 [8] 

2013年12月，北京航空航天大学荣获北京高校“十佳美丽校园”称号。 [2] 

2016年12月，被北京市教委认定为首批北京市深化创新创业教育改革示范高校。 [9] 

2017年1月，被教育部认定为全国首批深化创新创业教育改革示范高校。 [10]  9月，学校入选国家“双一流”（世界一流大学和一流学科）建设高校名单；学校成为首批一流网络安全学院建设示范项目高校。 [11-12] 

2018年3月，学校入选教育部首批国家级新工科研究与实践项目 [13]  ；同月，北京航空航天大学与宁波市人民政府签订合作协议，共同建设北京航空航天大学宁波创新研究院（挂北京航空航天大学宁波研究生院和北京航空航天大学宁波国际交流中心二块牌子） [78]  。12月，北京航空航天大学与中国航天科技集团签署全面战略合作协议。 [14] 

2019年1月，北航与空军军医大学签署战略合作协议。7月，首批入选中国高校行星科学联盟。9月，成为中国人工智能教育联席会创始成员、理事单位。 [15-17] 

2020年1月，北京航空航天大学人工智能研究院、北京航空航天大学医学科学与工程学院成立；同月，学校入选基础学科招生改革试点（“强基计划”）。 [18-20]  10月，被国家知识产权局、 教育部确定为2020年度国家知识产权示范高校。 [21] 

2021年3月22日，北京航空航天大学宁波创新研究院入园仪式举行。 [79] 

2021年5月16日，学校成为“全国高等军工院校课程思政联盟”首批会员单位之一。 [80] 

2021年5月，获批教育部首批未来技术学院。 [81]