中航工业有众多研究所，以下是一些较为知名的：

1. 中国航空研究院：始建于 1960 年，是国家级科研事业单位，是国家授权可以在政府间科技合作框架下从事航空科学技术国际合作的科研事业机构，总部设在北京。50 多年来已成功组建了由 30 余家研究所组成的航空科研体系，也是国家授权的首批研究生培养和学位授予单位。
2. 北京航空制造工程研究所（中国航空工业集团公司第 625 研究所）：创建于 1957 年，位于北京市朝阳区，是我国第一个五年计划 156 个重点工程项目之一，是国内唯一专门从事航空制造技术和专用设备开发的综合性工艺研究所。研究所拥有 40 多个专业和多个国家级和部级重点实验室和制造技术研发中心，取得了众多科研成果，在多个专业领域处于国内领先地位和先进水平，并积极开展国际合作与技术交流。
3. 中国航空工业空气动力研究院：始建于 1955 年，隶属于中国航空工业集团有限公司中国航空研究院，是航空工业唯一的空气动力专业研究机构，教育部首批授权流体力学硕士培养单位，设有博士后科研工作站，位于辽宁沈阳、黑龙江哈尔滨、江苏溧阳。气动院参与了几乎所有重点飞机型号的研制工作，拥有风洞群和高性能计算集群，为各类行业提供气动力综合技术服务和解决方案。
4. 中国航空工业集团有限公司成都飞机设计研究所：建于 1970 年，主要从事 “有人战斗机、无人机、临近空间飞行器” 三大核心领域高技术产品研发和多学科综合研究，是我国乃至国际航空、空天领域顶尖的武器装备总体设计研究所和研发基地之一。先后完成以歼 -10、枭龙等第三代战斗机，翼龙系列察打一体无人机和具有世界先进水平的第四代战斗机等为代表的多型重大航空武器装备研制，获得多项荣誉。
5. 中国航空工业集团公司上海航空测控技术研究所：成立于 1962 年，是中国航空工业集团有限公司成员单位，隶属于中航机载系统有限公司，是机载数据与传感事业部成员单位，健康管理系统牵总单位，也是上海市高新技术企业，设有故障诊断与健康管理技术航空科技重点实验室和飞机系统故障诊断与健康管理基础研究联合技术中心。