北航的王牌專業有電子信息工程、飛行專業、機械工程及自動化。
1、電子信息工程
1958年10月29日，新中國第壹個航空無線電系在北航率先建立，國內第壹個航空電子類專業在北航誕生。1978年獲碩士學位授予權；1986年8月獲通信與電子系統博士學位授予權；1998年獲信息與通信工程壹級學科博士學位授予權。
2000年聯合獲交通工程壹級學科博士學位授予權；2002年10月成立電子信息工程學院；2003年獲電子科學與技術壹級學科博士學位授予權；2005年獲光學工程壹級學科的博士學位授予權、生物醫學工程壹級學科的博士學位授予權。
2、飛行專業
學院建院初期為航空公司定制培養“飛行技術”專業本科生，理論學習與飛行實訓相結合，培養具有國際化視野的高素質民航飛行技術專業人才。
學院積極探索創建了“全周期校企融合、全覆蓋國際培養、全方位價值塑造”的民航飛行技術人才培養模式，形成了“理論、實驗、實踐”校企協同多層次教學體系，實現了人才培養由“能飛、會飛”向“善飛、精飛”轉變。
3、機械工程及自動化
學院歷史可追溯到1952年北航建校時創建的飛機工藝、發動機工藝專業教研室，1978年後建立了制造工程系和機電工程系，1998年4月28日，制造工程系和機電工程系合並，組建成立了機械工程及自動化學院，是北京航空航天大學最具實力的學院之壹。
2017年全國學科評估中北航機械工程壹級學科獲評A-，繼續保持優秀（並列第10）；航空宇航制造工程學科為航空科學與技術壹級學科評估名列全國第1位做出了貢獻。2019年QS世界大學學科排名中，機械、航空和制造工程學進入全球前100名，國內位列第5。