宇航学院在制导武器、航空航天及力学研究方面均具有雄厚的实力，“十二五”期间，学院年均科研经费超过1.5亿元。学院教师的研究面向科学前沿，同时服务于国家重大工程，优势科研方向包括：常规制导武器技术、飞行器多学科优化设计、深空探测技术、固体火箭推进技术、航天发射技术、航天结构动力学与控制、声波超材料、空气动力学、环境流体力学、生物力学、智能材料和实验力学等。

　　学院教师在制导武器方向主导或参与的武器型号多次出现在如新中国成立60周年等重要阅兵仪式上，近年来学院承担了远程制导火箭弹承担重要武器型号项目及国家安全重大基础科研等重要项目，并牵头获得国家技术发明二等奖；学院教师在深空探测和航天结构动力学方向上近年来开展的研究取得突破性进展，承担了深空探测导航与控制方向的国家重大基础科研、以及大型航天结构方向国家自然科学基金重大项目，并牵头获得国家科技进步二等奖，参与获得国家技术发明二等奖；在航空方向，近年来新拓展的无人直升机方向发展迅猛，承担多个外贸型号科研项目；力学方向的研究一直在国际和国内占有重要的地位，已形成由院士或国家杰出青年基金获得者领衔的多个创新研究团队，近年来承担了复杂材料/结构动态力学行为方向的国家自然科学基金创新研究群体项目，以及声波超材料设计方向的国家自然科学基金重点项目，并参与获得国家自然科学二等奖。

　　学院目前在建三个省部级重点实验室，包括飞行器动力学与控制教育部重点实验室、深空自主导航与控制工信部重点实验室、无人机自主控制技术北京市重点实验室。其中，飞行器动力学与控制教育部重点实验室在2016年的五年建设期满评估中被评为优秀。