中國(guó)航空博物館自1986年10月開(kāi)始籌建，1989年11月11日正式對(duì)外開(kāi)放 。
2007年8月20日，中國(guó)航空博物館經(jīng)全國(guó)旅游景區(qū)質(zhì)量等級(jí)評(píng)定委員會(huì)評(píng)定為國(guó)家4A級(jí)旅游景區(qū) 。
2008年5月，國(guó)家文物局授予中國(guó)航空博物館為國(guó)家一級(jí)博物館。
2009年5月25日，中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司與中國(guó)空軍簽署了共建中國(guó)航空博物館協(xié)議書(shū)。對(duì)博物館進(jìn)行擴(kuò)建，在擴(kuò)建完成后又收集各種現(xiàn)有航空裝備樣機(jī)約800余架，如中航工業(yè)自主研制的梟龍戰(zhàn)斗機(jī)等。同時(shí)建設(shè)的永久性雕塑群景觀通過(guò)"利劍"主雕塑、英雄大道和英雄紀(jì)念墻三部分組合，展現(xiàn)中國(guó)航空和空軍從歷史走向未來(lái)的光輝歷程 。
自1986年到2010年的發(fā)展歷程，大致可分為4個(gè)階段:第一個(gè)階段為籌建階段，利用洞庫(kù)成立了"空軍武器裝備陳列館"，遠(yuǎn)赴中國(guó)各地采集、搶救中外名機(jī)100余架，航空文物4000余件。第二個(gè)階段為基礎(chǔ)建設(shè)階段，重新擴(kuò)充、規(guī)劃了室外展區(qū)，先后開(kāi)展了"全軍訓(xùn)練模擬器材成果展"、"空軍科技練兵展示"等。第三個(gè)階段為初步發(fā)展階段，從文物陳列向綜合展覽展示轉(zhuǎn)變，完善配套基礎(chǔ)設(shè)施，先后承辦"航空百年回顧展"、"紀(jì)念抗戰(zhàn)勝利60周年展"等活動(dòng)。第四個(gè)階段為快速發(fā)展階段，為順應(yīng)新時(shí)期對(duì)博物館功能的新要求，進(jìn)行了深入挖掘藏品資源，研究拓展科教功能，開(kāi)發(fā)高科技展覽展示形式，并逐步發(fā)展成為首批國(guó)家一級(jí)博物館，國(guó)家愛(ài)國(guó)主義、國(guó)防教育和科普教育基地 。
2017年4月24日，"長(zhǎng)征二號(hào)F火箭"殘骸入館收藏。同時(shí)，由航天博物館與航天城太空郵局共同舉行"天空郵筒入駐博物館"啟動(dòng)揭幕儀式 。
