המחקר בפקולטה להנדסת אוירונוטיקה וחלל נערך על ידי חברי סגל, שניתן למצוא את תחומי העניין המרכזיים שלהם בעמודים המתאימים באתר (ראה אנשים). חברי סגל עורכים מחקרים עם הסטודנטים שלהם לתארים גבוהים, המהנדסים והטכנאים. חלק גדול מהמחקר נתמך על ידי מענקי מחקר ממקורות שונים בתעשיה ובאקדמיה. חלק מחברי הסגל משמשים גם כחוקרים ראשיים ועיקריים במעבדות במרכז לחקר אוירונוטיקה שממוקם בקומפלקס מבנים הצמוד למבנה המרכזי של הפקולטה לאוירונוטיקה. המעבדות המרכזיות הן מעבדת אווירודינמיקה (נקבות הרוח), מעבדת מבנים על שם קרומביין, מעבדת הנעה ושריפה, מעבדת הנעה סילונית, ומעבדת בקרת טיסה. מחקר בתחום החלל מתבצע במסגרת מכון החלל על שם אשר. קיים שיתוף פעולה בין חוקרי הפקולטה לפקולטות אחרות בטכניון וכן מוסדות אקדמיים ומחקריים אחרים בארץ ובעולם.
מערך נקבות הרוח בפקולטה להנדסה אוירונוטית וחלל בטכניון נוסד בשנות השישים. ייחודיות המערך בכיסוי כמעט מושלם של טווח מספרי המאך
