空军工程大学下辖6个学院和4个直属系：航空航天工程学院、防空反导学院、信息与导航学院、空管领航学院、装备管理与安全工程学院、理学院，航空军事情报系、机场建筑工程系、无人机运用工程系、外训系。
航空航天工程学院
位于西安市东郊，前身是空军工程学院，创建于1959年，1999年成为大学的内设学院，2012年更名为航空航天工程学院。主要为空军培养航空工程领域高层次工程技术军官。拥有各类实验室70多个，航空宇航推进理论与工程学科为国家重点学科，航空等离子体动力学实验室为国家级重点实验室，飞机推进系统实验室为军队重点实验室。在军事航空装备全系统、全寿命综合技术保障等领域的研究处于国内领先地位。
防空反导学院
位于西安市灞桥区大学中心校区。前身是空军导弹学院，创建于1958年，1999年成为大学的内设学院，2012年更名为防空反导学院。主要为空军培养地空导弹部队高、中级工程技术军官和初级指挥军官。拥有各类实验室60多个，军事运筹学学科为国家和军队重点学科，电磁场与微波技术学科为军队重点学科，防空导弹微波应用实验室、空军地面防空作战实验室为军队重点实验室。在军事运筹学、电磁场与微波技术、防空战略等领域的研究处于国内领先地位。
信息与导航学院
位于西安市西郊。前身是空军电讯工程学院，创建于1957年，1999年成为大学的内设学院，2012年更名为信息与导航学院。主要为空军培养通信导航、指挥信息系统、信息对抗等领域的工程技术军官和初级指挥军官，同时还担负着外国留学生培训任务。拥有各类实验室80多个，通信与信息系统学科为军队重点学科，军用导航实验室为军队重点实验室。在军用导航工程、空天信息网络、指挥信息系统、信息攻防等领域的研究处于国内领先地位。
空管领航学院
位于西安市灞桥区大学中心校区。2012年由原空军航空管制系和西安飞行学院地面指挥引导系合并组建。主要培养航空管制和地面领航领域从事程序管制、规划管理、飞行指挥的复合型工程技术军官，分航空管制指挥和地面领航两个培养方向，是全军唯一培养航空管制、地面领航、空管装备与信息人才的教学单位。教研设施完备，建有国内一流的22类专业实验室群。
装备管理与安全工程学院
位于西安市灞桥区大学中心校区。2012年在空军工程大学原工程学院航空装备管理工程系的基础上创建。主要为空军培养从事航空机务质量控制、安全监察、维修计划管理等方向的复合型工程技术军官。拥有工学、管理学、军事学三大学科门类，系统工程学科为军队重点学科。在装备信息管理、装备管理科学与工程、装备安全科学与工程领域的研究处于军内领先地位。
理学院
位于西安市灞桥区大学中心校区。主要承担全校本科生一、二年级军政基础和科学文化基础阶段教学，以及外国语言文学专业本科教学，同时承担军事学、工学、法学、理学和文学类研究生培训任务。学院教学设施先进，全部实行多媒体教学；拥有大学物理、电子技术、理论力学、材料力学、化学、语音室和计算中心等30多个基础实验室。教学条件和实验仪器设备处于全军院校先进水平。
航空军事情报系
位于西安市灞桥区大学中心校区。前身是成立于1976年的原空军工程学院外语系，2012年调整为大学直属系。主要培养从事军事情报、外军研究、外语教学、翻译等情报部队专业技术军官，设有外国语言文学本科专业，分英语、俄语、朝鲜语三个专业方向。
机场建筑工程系
位于西安市东郊。前身是创建于1953年的哈尔滨军事工程学院空军工程系机场建筑专业，2012年调整为大学直属系。主要培养从事机场建筑和机场防护工程的设计、施工和管理的工程技术军官，在机场规划设计、大跨度飞机洞库设计与施工、机场特种营房设计、防空阵地建设、大型国防工程地基处理、空防工程抢修抢建材料与技术等方向的研究处于国内领先水平。
无人机运用工程系
位于西安市东郊。前身是空军工程大学原工程学院航空自动控制工程系无人机运用教研室，2012年调整为大学直属系。主要培养无人机运用领域的工程技术军官，在无人机系统原理、无人机作战运用、无人机指挥和无人机控制等方向展开研究。
外训系
位于西安市西郊。前身是空军工程大学原电讯工程学院外训系，创建于1962年，2012年调整为大学直属系。主要承担通信、导航、指挥信息系统等领域的外军留学生培训任务，设有通信导航军官、指挥信息系统军官、导航设备维修工程师等专业方向。
