学校在尖端技术研究领域居于国内高校前列，有40多项科研成果具有开辟意义;该校研制发射成功的多种型号飞行器填补了国内多项空白，如中国第一架轻型旅客机北京一号、亚洲第一枚探空火箭北京二号、中国第一架无人驾驶飞机北京五号、蜜蜂系列飞机、共轴式双旋翼无人驾驶直升机等。自2001年至2013年，北航共获国家三大科技奖励49项;特别在2005年至2013年，该校连续7年获得7项国家级科技奖励一等奖。
2013年学校科研经费到款23.23亿元，6项成果获得国家奖励，3位教授及其团体获国家自然科学二等奖，获批5项973项目、12项自然科学基金重点项目，以及237项面上项目，重大工程项目进展顺利并获嘉奖。以3D打印为代表的技术创新取得重大进展，月宫一号实验装置取得实质进展，物理科学与核能工程学院参与的发现四夸克物质Zc(3900)被评为2013美国《物理》杂志年度研究热点、生物与医学工程学院两篇文章分别名列ESI近两年热点论文和材料领域近十年高引用论文。
标志性成果
昆虫飞行的空气动力学和飞行力学
实时三维图形平台BH-GRAPH
航空航天、先进制造等复杂工程系统
过渡金属及其化合物纳米材料的可控制备、微结构及特性研究
六方铁磁体的稳定磁结构耦合及其可控磁功能特性
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