Học viện được thành lập ngày 17 tháng 7 năm 2006 theo quyết định số 168/QĐ-TTg của Thủ tướng chính phủ trên cơ sở Trường hàng không Việt Nam.

Lãnh đạo qua các thời kỳ

• Đại tá Nguyễn Văn Nghĩa (2006–2007), Anh hùng lực lượng vũ trang nhân dân, Quyền giám đốc, nguyên Hiệu trưởng Trường Hàng không Việt Nam.
• Tiến sĩ Vũ Văn Vượng (2008–2009), Giám đốc
• Phó giáo sư, Tiến sĩ Dương Cao Thái Nguyên, Giám đốc (2009–2015)
• Tiến sĩ Nguyễn Thị Hải Hằng, Giám đốc (2015–nay)