Aviācija un mašīnbūve ir saistītas ar mašīnu projektēšanu, lai atrisinātu praktiskas problēmas, kas saistītas ar kustību. Šī joma ieguva apgriezienus rūpnieciskās revolūcijas laikā un tagad ir plaši izplatīta visā cilvēces civilizācijā. Izmantojot fizikas principus, kosmosa vai mehānikas inženieris var manipulēt ar materiāliem un enerģiju, lai sasniegtu noteiktus cilvēka mērķus, kuriem nepieciešamas mehanizētas sistēmas. Termins aviācija parasti attiecas uz projektētām lidmašīnām, helikopteriem un atmosfēras raķetēm, taču tas var ietvert arī kosmosa kuģus. Aviācijas un kosmosa inženierija paplašina mašīnbūves metodes, iekļaujot sistēmas, kas mijiedarbojas ar kustīgiem šķidrumiem, piemēram, gaisu vai ūdeni.
Vairāki izgudrotāji kopš klasiskās senatnes laikiem ir eksperimentējuši ar mehāniskām sistēmām. Rūpnieciskā revolūcija, kas 19. gadsimtā uzrādīja visdramatiskākās pārmaiņas, mašīnbūves nozarei iedeva stabilāku pamatu. Mašīnas, kas spēj iegūt enerģiju no oglēm un naftas, drīz kļuva ļoti pieprasītas. Brāļi Orvils un Vilburs Raiti, kas bija amerikāņu izgudrotāji, parasti tiek uzskatīti par pirmajiem, kas 1903. gadā izveidoja funkcionālu lidmašīnu. Kopš tā laika aviācijas un mašīnbūves jomai ir bijusi liela ietekme lielākajā daļā sabiedrību.
Mašīnbūve galvenokārt attiecas uz to, kā matērija un enerģija uzvedas ikdienas apstākļos. Tās pamatā ir fizika, taču tās mērķis ir risināt praktiskas problēmas, nevis atklāt dabas likumus. Mašīnbūves inženieri izstrādā ikdienas priekšmetus un instrumentus, kuriem ir kāda funkcija, kas saistīta ar kustību; automašīnas, urbji un rūpnīcas mašīnas ir daži piemēri. Aviācijas un kosmosa inženierija paplašina mašīnbūves praksi jaunās jomās.
Ja kosmosa un mašīnbūve aprobežojas ar darbību Zemes atmosfērā, bieži tiek lietots termins aeronavigācijas inženierija. Aeronavigācijas inženieri projektē gan pilotētus, gan bezpilota lidaparātus. Pilotām lidmašīnām un helikopteriem parasti ir nepieciešami ļoti augsti drošības standarti, un, lai padarītu šīs sistēmas drošas, ir vajadzīgs liels aeronavigācijas inženierijas darbs. Bezpilota lidaparāti, kas ietver raķetes, militāros bezpilota lidaparātus un laikapstākļu balonus, bieži vien ir vairāk eksperimentāla rakstura. Inženieri, kas strādā pie šīm sistēmām, bieži izmanto zināšanas par kosmosa un mašīnbūvi, lai sasniegtu jaunus mērķus atmosfērā.
Pilotētas un bezpilota sistēmas, kas darbojas ārpus atmosfēras, dažkārt tiek uzskatītas par kosmosa un mašīnbūves jomām. Citreiz šīs inženiertehniskās darbības tiek sauktas par astronautikas inženieriju. Astronautikas inženierija ir saistīta ar aeronavigācijas inženieriju, jo visi mākslīgie objekti kosmosā izgāja cauri atmosfērai ar raķetēm. Tāpat visām mašīnām, kas devās kosmosā un droši atgriezās uz virsmas, bija jāpārvietojas pa atmosfēru kā lidmašīnai. Astronautikas inženierijai bieži vien ir kopīga liela daļa pamatā esošās fizikas un tehnoloģijas ar mašīnbūvi, lai gan attiecīgās vides ir ļoti atšķirīgas.