该专业方向是国防重点专业，所依托的“飞行器设计”二级学科为国家重点学科，具有硕士、博士学位授予权，设有博士后流动站和两个国防重点学科实验室。专业科研实力雄厚，已成功发射五颗自主研制、并具有明确应用任务的小卫星。
该专业方向以航天器、导弹、运载火箭为研究对象，培养具有创新精神和实践能力的飞行器总体设计高级专业技术人才。专业主干课程有航天器轨道动力学、航天器姿态动力学与控制、导弹飞行力学、远程火箭弹道学、航天器总体设计等。专业具有完善的科技创新实验平台，学生已多次在国家级和世界级飞行器创新设计大赛中获奖，由学生自主设计的“紫丁香”二号小卫星已于2015年成功发射。
学生毕业后可在航空航天领域从事飞行器总体设计、飞行动力学与控制、机电一体化设计等相关的科学研究、教学、工程设计和管理工作，每年有60%左右的学生可保送或考取硕士研究生。
本专业方向还招收主修飞行器设计与工程专业、辅修俄语专业的学生，前两年在哈工大学习，后三年到俄罗斯著名高校学习，成绩合格者可获俄罗斯高校学位和毕业证。
飞行器环境与结构专业方向简介：
飞行器环境与结构专业方向是国家重点发展的国防特色专业，具有硕士、博士学位授予权，设有博士后流动站，主要开展飞行器服役环境下的结构机构设计与控制研究，立足于传统飞行器的结构总体设计，机构控制，环境模拟与防护等，面向空间机器人、行星探测器、新型运载火箭等新的工程领域培养航天创新型人才。
该方向注重培养学生的设计实践能力，通过飞行器结构动力学、航天器多体系统动力学等主干课强化理论基础，以飞行器结构环境效应分析、飞行器机构动态仿真技术等课程增强应用能力，以空间机器人在轨操作，大型空间结构振动控制，空间碎片高速撞击等试验教学平台增强学生动手操作及实践能力。
毕业生除推荐或考取研究生外，也可到航空航天科研院所、企事业单位及学校等参加工作。
空间科学与技术专业方向简介：
空间科学与技术专业方向是国家自“十一·五”确定的国防特色专业方向之一，是在航空宇航科学、空间光学工程和天文学交叉融合基础上发展的新型综合方向，是未来空间科学研究和空间飞行器综合应用技术人才的摇篮。面向空间观测、空间应用技术迅猛发展的需求，采用理工结合与宽口径的培养模式。通过天文学、电动力学等理学性质的专业主干课程，强化空间科学理论基础；以深空探测、空间环境、光学遥感、天文导航等工程技术性质的专业主干课程突出空间技术应用技能的培养。毕业生除推荐或考取飞行器设计、光学工程等专业攻读研究生外，也可到中科院空间中心、测控中心及天文台，航天系统科研生产单位、高校及相关的企事业单位从事教学、科研和管理工作。
