Bay thử nghiệm là một thuật ngữ trong kỹ thuật hàng không về phát triển và tập hợp dữ liệu trong suốt chuyến bay của một chiếc máy bay mới, hoặc kiểm tra bầu khí quyển cho tên lửa vũ trụ và thiết bị vũ trụ tái sử dụng, và sau đó phân tích những dữ liệu để đánh giá khí động lực học bay, đặc điểm của phương tiện đó để xác nhận việc đo đạc, bao gồm cả kiểm tra độ an toàn.Các chuyến bay thử nghiệm phải hoàn thành hai giai đoạn nhiệm vụ chính: 1. Tìm và sửa chữa bất kỳ vấn đề thiết kế nào. 2. Xác minh tài liệu của phương tiện đó và khả năng chứng nhận của chính phủ hoặc khách hàng chấp nhận. Các chuyến bay thử nghiệm có thể từ các thử nghiệm của một hệ thống mới cho một phương tiện để hoàn thành phát triển và chứng nhận của một chiếc máy bay mới khởi động sử dụng, hoặc các thiết bị vũ trụ tái sử dụng. Do đó, thời gian của một chương trình chuyến bay thử nghiệm có thể thay đổi từ một vài tháng để nhiều năm.