Engenharia aeroespacial é o ramo da engenharia que, com base em diversas áreas da física, como a termodinâmica, a mecânica dos fluidos, a eletrônica, a mecânica clássica e outras, lida com o projeto, construção e aplicação de aeronaves, espaçonaves e satélites. Este ramo é por vezes referido como engenharia astronáutica ou engenharia aeronáutica embora, tecnicamente, ambas sejam especializações da engenharia aeroespacial, sendo a primeira dedicada a veículos espaciais e a segunda a veículos de voo atmosférico.
A Engenharia Aeroespacial é a área técnica que se incumbe do desenvolvimento de atividades de projeto, manufatura e manutenção de veículos aéreos e espaciais e de seus componentes, incluindo também a integração de sistemas, planejamento da produção e serviços comercialização de produtos e serviços aeroespaciais. O campo de aplicação inclui aeronaves (de asa fixa e rotativa) de passageiros e cargueiros, foguetes, mísseis, satélites e espaçonaves tripuladas.
Os veículos aeroespaciais são sujeitos a condições severas de operação tais como diferenças de pressão e de temperatura acentuadas e elevadas cargas aplicadas a pontos estruturais críticos. Desta forma, geralmente são um produto de uma complexa síntese de várias tecnologias e ciências, incluindo entre outras: a aerodinâmica, a ciência dos materiais, estruturas e aviónica. É ao conhecimento em si e ao processo que combina estes vários ramos da ciência que designamos de engenharia aeroespacial. Esta complexidade impede um único engenheiro de participar num projeto em todas as suas fases e em vez disso um projeto aeroespacial é levado a cabo por uma equipe de especialistas, cada qual com a sua especialização em determinado ramo da engenharia.
É característico deste ramo da engenharia que os projetos envolvam custos elevados tanto na fase de projeto, produção, operação ou manutenção.
É comum o emprego do termo Engenharia Aeronáutica para designar a área de atuação especializada exclusivamente em atividades relacionadas a veículos de voo atmosférico (aeronaves). A medida que a tecnologia avançou e passou a incluir veículos operando no espaço exterior, o termo mais abrangente, engenharia aeroespacial, passou a ser empregado mais comumente.
A origem da atual engenharia aeroespacial remonta aos tempos dos pioneiros da aviação no início do século XX. O conhecimento que havia inicialmente era prático e muitos conceitos eram "importados" de outros ramos da engenharia. Apesar disto, os pioneiros aeroespaciais tinham preparação teórica em dinâmica de fluidos um ramo essencial que já era conhecido no fim do século anterior. Uma década depois dos voos com sucesso do inventor brasileiro Santos Dumont e dos irmãos Wright (anos 20 do século XX), a engenharia aeronáutica teve um súbito crescimento devido ao desenvolvimento de aviões militares na Primeira Guerra Mundial. Mais tarde pesquisas que iriam constituir uma base científica fundamental continuaram, numa combinação de física teórica e experiências práticas. Vendo a possibilidade de usar foguetes de longo alcance como suporte de artilharia, a Wehrmacht alemã criou a ABMA, uma equipe de investigação científica com Hermann Oberth na liderança. Foram desenvolvidas armas de longo alcance usadas na Segunda Guerra Mundial pela Alemanha Nazista como a A-séries de foguetes e mais tarde a infame foguete V-2 (inicialmente designada de A4).
Durante a Guerra Fria os EUA e a União Soviética competiram em quase todas as áreas da ciência e tecnologia, e como consequência uma das mais desenvolvidas foi a tecnologia aeronáutica e espacial. As chamadas corridas Corrida armamentista e Corrida espacial impulsionaram os dois países de forma sem precedentes a desenvolver veículos que pudessem realizar missões cada vez mais extremas, como: aviões supersônicos, lançamento de satélites em órbita, lançamento de astronautas ao espaço e mísseis balísticos intercontinentais.
As áreas do conhecimento mais relevantes na engenharia aeroespacial, são:
Mecânica dos fluidos - a ciência que estuda o escoamento de fluidos sobre objetos. Dentro desta disciplina, geralmente, a área de maior interesse é a aerodinâmica;
Astrodinâmica - a ciência que estuda a mecânica orbital, ou seja, a predição de trajetórias e órbitas;
Mecânica estática e dinâmica - o estudo dos movimentos, forças e torques em sistemas mecânicos;
Matemática - mais precisamente, cálculo diferencial e álgebra linear;
Tecnologia eletrônica - estudo da eletrônica aplicada;
Propulsão - a ciência que estuda o movimento de um veículo na atmosfera ou em ambiente espacial. Os principais ramos são, motores de combustão interna, motores a jato, motores turbo, motores-foguete e propulsão iônica;
Controle - o estudo da modelagem matemática do comportamento dinâmico de sistemas e projeto de equipamentos de controle para que o comportamento seja o mais próximo do desejado;
Estrutura de aeronaves e espaçonaves - projeto de uma configuração física da estrutura que suporte todos os esforços físicos necessários;
Ciência dos materiais - estudo de materiais e suas aplicações na engenharia quanto às suas propriedades físicas;
Mecânica dos sólidos - intimamente ligada à ciência dos materiais, e geralmente analisa deformações e tensões em todas as partes da espaçonave ou aeronave. Geralmente utiliza-se de métodos computacionais de elementos finitos para realizar estas análises;