空军航空大学的专业设置主要围绕军事学和工学两大领域，具体专业包括但不限于以下几个：
航空飞行与指挥：
培养具有大学本科学历和飞行军官基本素质，系统掌握军事飞行基本理论、基本知识的初级飞行指挥军官。
侦察情报：
培养具有大学本科学历，从事侦察图像处理、侦察图像判读、情报分析整编等岗位的专业初级军官。
目标工程：
培养具有大学本科学历和军官基础素质，从事目标保障专业工作的初级军官。
飞行器设计与工程：
属于工学大类，航空航天类专业，主要研究飞机、导弹等飞行器的设计。
飞行器动力工程、 飞行器制造工程、 飞行器环境与生命保障工程、 探测制导与控制技术等也是空军航空大学的专业方向。
此外，空军航空大学还有如航空军械、航空火控系统、航空电气与仪表、航空通信与导航、航空雷达、航空电子对抗、航空侦察设备、军事仿真工程、航空救生、航空军事训练等专业。
这些专业构成了空军航空大学的教育体系，包括基础教育、专业教育和飞行训练三大教学格局。部分专业如航空飞行与指挥、飞行指挥与控制、军事情报、仿真工程、摄影测量与遥感、航空侦察设备、航空救生等在全军或空军院校中属于独有专业