大学院航空宇宙システム工学域博士前期課程では，航空機や宇宙機の要素技術，システム設計技術ならびに宇宙開発利用に関する技術など，総合工学としての航空宇宙工学の研究教育を通じて，国際的な視野と高い信頼性が要求されるシステムとして捉えうるエンジニアリング・マインドと課題解決力を持ち，航空宇宙産業のみならず様々な先端産業分野で活躍できる技術者・研究者を育成しています．博士後期課程では，博士前期課程で修得した知識・技能を基礎として，極めて高度で専門的な知識を有する技術者・研究者を育成しています．

研究教育分野は，飛翔体の飛行や推進の基礎となる「航空宇宙流体力学」，航空宇宙用の複合材料や高温耐熱材料の力学を扱う「航空宇宙材料・構造工学」，宇宙機用推進機器・ロケットなどの「推進システム工学」，航空機や宇宙機のダイナミクスや誘導制御を扱う「航空宇宙誘導制御工学」，航空機や宇宙機のシステム設計を扱う「システム設計工学」，衛星利用の航法システム，宇宙環境工学などの宇宙実利用を重視した「宇宙利用工学」の６分野で構成されています．博士前期課程では教員1名あたり3～4名の学生を指導する少人数指導体制により，高度な工学教育を提供しています．更に，連携大学院客員教授（国立研究開発法人 宇宙航空研究開発機構（JAXA），国立研究開発法人 情報通信研究機構（NICT），国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所(MPAT)）も加わり，最新の研究施設を利用した大学院教育も行っています．博士後期課程では，指導教授の個別指導による更に高度で専門的な教育研究環境を提供しています．

博士前期課程を修了すると，航空宇宙工学の柱となる(1)空気力学と熱・推進工学，(2)航空機・宇宙機の力学・制御ならびに宇宙利用，(3)航空機・ロケットの材料・構造力学に関する知識と技能が修得できます．博士後期課程を修了すると，博士前期課程で修得した知識・技能に加え，更に高度で専門的な研究開発能力ならびに，国際舞台で活躍できるプレゼンテーション能力とコミュニケーション能力が修得できます．