Muchas de las líneas de investigación del INTA se centran en el ámbito aeronáutico. Estas líneas van encaminadas a reforzar las competencias en nuevas tecnologías, haciendo especial hincapié a las relacionadas con caracterización de emisiones producidas por turborreactores, investigación en tecnologías del hidrógeno y otras energías renovables, motores cohete con propulsante líquido y sólido, estudio de materiales funcionales, diseño y fabricación de superficies hielofóbicas, recubrimientos protectores para la corrosión por biomasa, estructuras activas avanzadas y robótica, generación avanzada de trayectorias sobre UAVs, aprendizaje automático e inteligencia artificial sobre minería de datos aerodinámicos y actuadores de plasma y sus aplicaciones.
La investigación de la Aeronáutica se materializa en proyectos financiados con fondos propios, como por ejemplo GERD, que trata del estudio de las condiciones y las tipologías de formación de hielo en superficies. Actualmente se están finalizando las tareas de implementación del nuevo de viento de engelamiento, único en el país, duplicando la capacidad de realización de ensayos en condiciones de formación de hielo.
En el sector aeronáutico del INTA cabe destaca el CIAR, un centro de ensayos en vuelo innovador, que proporciona apoyo técnico y logístico en la experimentación de sistemas de vuelo no tripulados en el ámbito de operación civil o dual y el CEDEA, un centro de ensayos para caracterización de aeronaves y sus componentes tanto tripuladas como no tripuladas, experimentación de misiles, cohetes e I+D de proyectos aeronáuticos de energía y estudio de la atmósfera.
Otros campos de investigación relacionados con la Aeronáutica son la tecnología del vuelo, la aerodinámica teórica y experimental, materiales y estructuras, desarrollo de pinturas, estudio de nuevas fuentes de energía, con programas de I+D dentro del campo de la propulsión y de su aplicación aeroespacial, estudio del impacto medioambiental de los propulsantes y trabajos relacionados con los combustibles y lubricantes en el ámbito aeroespacial y de la Defensa Nacional.
