南京航空工业专科学校时期

1951年11月，航空工业局命令在南京511厂成立南京学校建校委员会，开始建校筹备工作。

1952年6月，校名确定为南京航空工业专科学校。华东军区调1200名役军人进校补课，准备开学。10月19日，校长邓永清主持开学典礼，首届学生973人。10月20日正式上课。

南京航空学院时期

1956年4月28日，南京航空工业专科学校升格为南京航空学院，开始部分招收本科生。1956年，华东航空学院迁离南京后，原华航卫岗校园划归南京航空学院。同年11月至1957年2月，苏州航空工业专科学校分批并入南京航空学院。1958年，卫岗校园划归南京农学院（今南京农业大学）。1959年，设立解算装置（计算装置）专业，是全国最早设立的计算机专业之一。

南京航空航天大学时期

1993年，南京航空学院改名为南京航空航天大学。

1997年12月，进入国家“211工程”重点建设的行列。1998年，南京航空航天大学将军路校区开始建设，校区于1999年正式投入使用。2000年，教育部批准设立南京航空航天大学研究生院。

2011年，学校入选国家“985工程优势学科创新平台”高校、教育部“卓越工程师教育培养计划”实施高校。2012年12月，工业和信息化部与中国民航局签署协议共建南京航空航天大学。

2017年5月，学校与常州市、溧阳市人民政府分别签署了战略合作框架协议、合作办学框架协议，共建南京航空航天大学溧阳校区（天目湖校区）。同年，学校入选国家“双一流”建设高校。2018年3月，学校入选教育部首批国家级新工科研究与实践项目。

2019年1月，学校成为工业和信息化部、教育部与江苏省共建的“双一流”建设高校；7月，首批入选中国高校行星科学联盟；9月，南京航空航天大学天目湖校区正式投入使用；10月，学校被国家知识产权局、教育部确定为2020年度国家知识产权示范高校。

2021年9月，被国家知识产权局、教育部确定为第三批国家知识产权信息服务中心；12月6日，南京航空航天大学计算机科学与技术学院入选首批特色化示范性软件学院名单，重点建设领域为嵌入式软件；12月17日，南京航空航天大学作为主发起单位，与美国垂直飞行协会、意大利米兰理工大学、英国格拉斯哥大学等单位共同成立国际直升机教育联盟。

2022年2月14日，教育部、财政部、国家发展改革委公布第二轮“双一流”建设高校及建设学科名单，南京航空航天大学的力学、控制科学与工程、航空宇航科学与技术等三个学科进入第二轮“双一流”建设学科名单；4月2日，南航数学学院、物理学院正式揭牌成立；9月14日，南航“环境/生态学”学科首次进入esi前1%；10月6日，南航获批建设“低碳航空动力教育部工程研究中心”；11月，南航大与中国通用技术集团签署战略合作框架协议，与中国信通院签署战略合作框架协议。

2023年4月，由南京航空航天大学联合组建的直升机创新联盟在南京成立；9月，入选第二批国家卓越工程师学院建设高校名单；11月16日，南京航空航天大学国家卓越工程师学院成立；11月17日，南京航空航天大学牵头，联合高端装备领域的17家全国重点实验室，正式成立高端装备实验室联盟；12月27日，南京航空航天大学集成电路学院正式揭牌独立运行。

2024年7月12日，深圳市龙华区人民政府与南京航空航天大学合作签约仪式在深圳市龙华区委大楼举行。11月26日，南京航空航天大学哲学社会科学联合会成立大会暨第一次代表大会在逸夫科学馆报告厅举行。

2025年1月22日，南京航空航天大学区域国别与国际传播研究院成立。3月26日，南京航空航天大学校友服务与发展中心揭牌。