Havacılık ve makine mühendisliği, hareketi içeren pratik problemleri çözmek için makineler tasarlamakla ilgileniyor. Alan, Endüstri Devrimi sırasında hız kazandı ve şimdi insan uygarlığı boyunca yaygınlaştı. Fizik prensiplerini kullanarak, bir havacılık veya makine mühendisi mekanize sistemler gerektiren belirli insan hedeflerine ulaşmak için malzeme ve enerjiyi manipüle edebilir. Havacılık ve uzay terimi tipik olarak tasarlanmış uçaklara, helikopterlere ve atmosferik roketlere atıfta bulunur, ancak uzay aracını da içerebilir. Hava-uzay mühendisliği, makine mühendisliği tekniklerini hava veya su gibi hareketli sıvılarla etkileşime giren sistemleri içerecek şekilde genişletir.
Klasik antik çağlardan beri birtakım mucitler, mekanik sistemler üzerinde deneyler yapmışlardır. 19. yüzyıl boyunca en çarpıcı değişiklikleri gösteren Endüstri Devrimi, makine mühendisliği alanına daha sağlam bir temel kazandırdı. Kömür ve petrolden enerji çekebilecek makineler çok yakında talep edildi. Amerikalı mucitler olan Kardeşler Orville ve Wilbur Wright, 1903'te genel olarak işlevsel bir uçak yaratan ilk kişi olarak kabul edilir. O zamandan beri, havacılık ve makine mühendisliği alanlarının çoğu toplumda büyük etkisi olmuştur.
Makine mühendisliği öncelikli olarak madde ve enerjinin günlük ortamlarda nasıl davrandığı ile ilgilenir. Fiziğe dayanır, ancak amacı doğanın yasalarını keşfetmek yerine pratik sorunları çözmektir. Makine mühendisleri, hareketi içeren bir işlevi olan günlük nesneleri ve araçları tasarlar; otomobiller, matkaplar ve fabrika makineleri bunlara örnek olarak verilebilir. Hava-uzay mühendisliği, makine mühendisliği pratiğini yeni alanlara yaymaktadır.
Havacılık ve makine mühendisliği Dünya atmosferi dahilinde çalışmakla sınırlı olduğunda, havacılık mühendisliği terimi sıklıkla kullanılır. Uçak mühendisleri hem insanlı hem de insansız uçaklar tasarlar. İnsanlı uçaklar ve helikopterler tipik olarak çok yüksek güvenlik standartları gerektirir ve bu sistemleri güvenli hale getirmek için gereken çok sayıda havacılık mühendisliği işi vardır. Füzeler, askeri dronlar ve hava balonlarını içeren insansız uçaklar genellikle daha deneysel niteliktedir. Bu sistemler üzerinde çalışan mühendisler, atmosferdeki yeni hedeflere ulaşmak için havacılık ve makine mühendisliği bilgilerini sıklıkla uygular.
Atmosfer dışında çalışan insanlı ve insansız sistemlerin bazen havacılık ve makine mühendisliği alanında olduğu düşünülmektedir. Diğer zamanlarda, bu mühendislik faaliyetlerine astronomi mühendisliği denir. Uzay mühendisliği havacılık mühendisliği ile ilgilidir, çünkü uzaydaki tüm yapay nesneler atmosfere roketler üzerinden geçmiştir. Aynı şekilde, uzaya giden ve güvenli bir şekilde yüzeye dönen tüm makineler, bir uçak olarak atmosferde gezinmek zorunda kaldı. Astronotetik mühendisliği, söz konusu ortamlar çok farklı olsa da, temel fizik ve teknolojinin çoğunu makine mühendisliği ile paylaşır.
