本系前身為成功大學機械系航空組，於六十五年正式獨立為航空工程學系；七十二年教育部專案在本校成立航空太空研究所；七十四年為使大學部與研究所更能緊密連貫配合，航空系更名為航空太空工程學系，簡稱為航太系。 本系於七十六年七月奉行政院核定在歸仁地區籌建『航空太空實驗場』，復於 八十二年六月為配合國家航太工業發展並達設備共享目的，以航太實驗場為基礎成立校級單位之航太科技研究中心；其任務為結合校內人力資源，進行前瞻性基礎研究、人才培育，並推動產、官、學、研合作計畫以開發產業需求技術。 本系於九十一年八月設置碩士在職專班，協助業界與軍方培育航太與民航技術之高科技人才；繼而考量落實我國飛安進步之需，以及提昇民航研究動力，培育優秀民航專業人才，以提高我國民航運輸之國際競爭力，旋於九十三年十月奉准於本系之下增設民航研究所，從九十四年起招收碩士生。自此本系除大學部之外，設置航太所與民航所兩個研究所。

航太系目前研究領域概分為：(1)流體力學與空氣動力學、(2)燃燒熱傳與噴射推進、(3)結構與材料、(4)導航與控制、(5)太空系統工程、(6)微機電系統及奈米技術、(7)能源技術。

民航所研究領域概分為：(1)機務維修與系統品保、(2)營運規劃與飛航管理、(3)飛航安全與人為因素、(4)飛航導航與通訊等。

圖:航太系本館(為最早建築於自強校區之代表建築物)

圖:噴射引擎實體