1958年6月，第三机械工业部阎良第一航空工业工人技术学校创办，隶属原第三机械工业部。

1962年1月，更名为空军外场修理学校，隶属空军，由兰空代管。7月，更名为中国人民解放军第22厂，隶属空军，由兰空代管。

1975年6月，更名为中国人民解放军第5717工厂，隶属空军航空工程部。

1979年，更名为中国人民解放军空军航空工程部第三技工学校，隶属于空军航空工程部。

1985年，改制为全日制中等专业学校，更名为空军航空工程部第三航空工程学校（保留第三技工学校校牌），隶属于空军装备部。

1994年，更名为空军西安航空工程学校，并被陕西省人民政府评为省部级重点中专学校。

2000年，入选国家级重点中专学校。

2001年9月，由空军移交陕西省管理。经陕西省人民政府批准，更名为西安航空职业技术学院。

2006年，在教育部高职高专院校人才培养工作水平评估中被评为“优秀”格次。

2010年，通过国家示范院校建设项目验收，入选国家示范性高等职业院校。

2016年，被国家发改委、教育部确定为“十三五”产教融合发展工程规划项目建设单位。入选教育部“高端技能型、应用型人才联合培养百千万交流计划”项目院校。

2017年8月，入选为教育部第二批现代学徒制试点单位。同年被评为国家优质高等专科学校立项建设单位。

2018年，入选陕西省普通高校一流高职院校建设单位。

2019年7月，被教育部认定为国家优质专科高等职业院校。

2019年10月，通过教育部现代学徒制第二批试点单位验收。

2019年12月，被教育部、财政部列入第三类高水平学校建设单位（c档）。被教育部确定为“人文交流经世项目”首批“经世国际学院”。