Ilmailu- ja konepajateollisuus suunnittelevat koneita ratkaisemaan liikkeen käytännön ongelmia. Kenttä sai vauhtia teollisen vallankumouksen aikana ja on nyt laajalle levinnyt koko ihmiskunnan sivilisaatiossa. Ilmailu- tai mekaaninen insinööri voi fysiikan periaatteiden avulla manipuloida materiaaleja ja energiaa saavuttaakseen tiettyjä inhimillisiä tavoitteita, jotka edellyttävät koneellisia järjestelmiä. Ilmailu ilmailu viittaa tyypillisesti suunniteltuihin lentokoneisiin, helikoptereihin ja ilmakehän raketteihin, mutta se voi sisältää myös avaruusaluksia. Ilmailu- ja avaruustekniikka laajentaa konetekniikan tekniikoita koskemaan järjestelmiä, jotka ovat vuorovaikutuksessa liikkuvien nesteiden, kuten ilman tai veden kanssa.
Monet keksijät klassisen antiikin ajoista lähtien ovat kokeilleet mekaanisia järjestelmiä. Teollinen vallankumous, joka osoitti dramaattisimmat muutokset 19 -luvulla, antoi koneenrakennusalalle vankemman pohjan. Koneet, jotka kykenevät ottamaan energiaa kivihiilestä ja öljystä, olivat pian suuressa kysynnässä. Veljiä Orvillea ja Wilbur Wrightia, jotka olivat amerikkalaisia keksijöitä, pidetään yleensä ensimmäisinä, jotka loivat toimivan lentokoneen vuonna 1903. Siitä lähtien ilmailu- ja konepajateollisuudella on ollut suuri vaikutus useimmissa yhteiskunnissa.
Koneenrakennus käsittelee pääasiassa tapaa, jolla aine ja energia käyttäytyvät jokapäiväisissä olosuhteissa. Se perustuu fysiikkaan, mutta sen tavoitteena on ratkaista käytännön ongelmia eikä löytää luonnon lakeja. Koneinsinöörit suunnittelevat jokapäiväisiä esineitä ja työkaluja, joilla on jokin toiminto, joka liittyy liikkeeseen; autot, porat ja tehdaskoneet ovat esimerkkejä. Ilmailu- ja avaruustekniikka laajentaa konetekniikan käytännön uusille aloille.
Kun ilmailu- ja konetekniikka rajoittuu toimintaan Maan ilmakehässä, käytetään usein ilmailutekniikkaa. Ilmailuinsinöörit suunnittelevat sekä miehitettyjä että miehittämättömiä lentokoneita. Miehitetyt lentokoneet ja helikopterit vaativat tyypillisesti erittäin korkeita turvallisuusstandardeja, ja näiden järjestelmien turvallisuuden varmistamiseksi vaaditaan paljon ilmailutekniikkaa. Miehittämättömät lentokoneet – joihin kuuluvat ohjuksia, sotilaslennokkeja ja sääpalloja – ovat usein kokeellisempia. Näiden järjestelmien parissa työskentelevät insinöörit soveltavat usein ilmailu- ja konetekniikan tietämystä saavuttaakseen uusia tavoitteita ilmakehässä.
Miehitetyt ja miehittämättömät järjestelmät, jotka toimivat ilmakehän ulkopuolella, katsotaan joskus kuuluvan ilmailu- ja konepajateollisuuteen. Muina aikoina näitä insinööripalveluja kutsutaan astronautitekniikaksi. Astronautinen tekniikka liittyy ilmailutekniikkaan, koska kaikki avaruudessa olevat keinotekoiset esineet kulkivat ilmakehän läpi raketeilla. Samoin kaikkien koneiden, jotka menivät avaruuteen ja palasivat turvallisesti pintaan, piti navigoida ilmakehän läpi lentokoneena. Astronautinen tekniikka jakaa usein suuren osan taustalla olevasta fysiikasta ja tekniikasta koneenrakennuksen kanssa, vaikka kyseiset ympäristöt ovat hyvin erilaisia.