Ein wichtiges Ziel der Luft- und Raumfahrtforschung ist die Entwicklung von Technologien, die es ermöglichen, längere Zeit im Weltraum zu verbringen und die Erforschung des Weltraums zu erleichtern. Dazu gehören beispielsweise Technologien zur Lebenserhaltung wie Sauerstoffversorgung und Wärmeregulierung, sowie zur Energieversorgung wie Solarenergie und Atomenergie.

Die Luft- und Raumfahrtforschung spielt auch eine wichtige Rolle bei der Erforschung von Planeten und Sternen im Weltraum und der Erkundung des Universums. Dazu gehören beispielsweise die Erforschung des Mars und anderer Planeten im Sonnensystem, die Erkundung von Sternen und Sternensystemen in unserer Galaxis und darüber hinaus, sowie die Erforschung von Sternenexplosionen und anderen kosmischen Ereignissen. Die Luft- und Raumfahrtforschung wird von Regierungen, Universitäten und privater Industrie durchgeführt. Es gibt viele Organisationen und Agenturen weltweit, die sich mit der Luft- und Raumfahrtforschung beschäftigen.