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航天材料的进步取决于以下三个因素:①材料科学理论的新发现:如铝合金时效强化理论导致硬质铝合金的发展；高分子材料刚性分子链的定向排列理论导致了高强度、高模量芳纶有机纤维的发展。(2)材料加工技术的进步:如古代的铸锻技术发展到定向凝固技术和精锻技术，从而使高性能叶片材料实用化；随着复合材料增强纤维铺层设计和技术的发展，它在不同应力方向上具有最佳特性，这使得复合材料具有了“可设计性”，并为其应用开辟了广阔的前景。热等静压(HIP)和超细粉末制造技术等新技术的成就创造了新一代具有全新性能的航空航天材料和零件，如粉末冶金涡轮盘和高性能陶瓷零件。(3)材料性能测试和无损检测技术的进步:现代电子光学仪器可以观测到材料的分子结构；材料力学性能测试装置已经可以模拟飞机的载荷谱，无损检测技术也取得了快速的进步。材料性能测试和无损检测技术正在提供越来越详细的信息，为飞机设计提供更接近实际使用条件的材料性能数据，为生产提供保证产品质量的测试手段。一种新型的航空航天材料，只有在这三个方面都发展到成熟阶段，才能应用到飞机上。因此，世界各国都优先考虑航天材料。中国在20世纪50年代成立了北京航空材料研究所和北京航天材料技术研究所，从事航天材料的应用研究。
简介18年60年代的欧洲工业革命，极大地发展了纺织业、冶金业和机器制造业，从而结束了人类只能用天然材料挑战天空的时代。1903年，美国莱特兄弟制造了第一架装有活塞式航空发动机的飞机。当时使用的材料是木头(47%)、钢(35%)和布(18%)，飞机的飞行速度只有16 km/h，1906年，德国冶金学家发明了可以时效强化的硬铝，使制造全金属结构的飞机成为可能。20世纪40年代出现的全金属结构飞机运载能力大幅提升，飞行速度超过600km/h..在合金强化理论基础上发展起来的一系列高温合金提高了喷气发动机的性能。20世纪50年代钛合金的研制成功和应用，对克服机翼蒙皮的“热障”问题起到了重要作用。飞机性能大幅提升，最大飞行速度达到三倍音速。20世纪40年代初出现的德国V-2火箭，只使用了普通的航空材料。50年代后，材料烧蚀防热理论出现，烧蚀材料研制成功，解决了弹道导弹弹头再入防热问题。20世纪60年代以来，随着航空航天材料性能的不断提高，一些飞机部件采用了更先进的复合材料，如碳纤维或硼纤维增强环氧树脂基复合材料和金属基复合材料，以减轻结构重量。返回式飞船和航天飞机在再入大气层时会遇到气动加热过程，比弹道导弹弹头加热时间长得多，但加热速度慢，热流小。采用抗氧化性能更好的碳碳复合陶瓷隔热瓦等特殊材料可以解决防热问题。
分类飞机在80年代已经发展成为机械和电子高度集成的产品。它需要使用种类繁多、性能先进的结构材料和电、光、热、磁等各种性能的功能材料。根据使用对象的不同，航空航天材料可分为飞机材料、航空发动机材料、火箭导弹材料和航天器材料。按材料的化学成分可分为金属及合金材料、有机非金属材料、无机非金属材料和复合材料。
材料的条件很多航空航天材料制成的零件，往往需要在超高温、超低温、高真空、高应力、强腐蚀等极端条件下工作。有些部件受重量和容纳空间的限制，需要以最小的体积和质量完成正常情况下等效的功能。有些部件需要在大气层或外太空长期运行，不可能停下来检查或更换部件，因此必须具有高可靠性和质量保证。不同的工作环境要求航天材料具有不同的特性。
高比强度和比刚度对飞机材料的基本要求是:材料轻、强度高、刚度好。减轻飞机本身的结构重量，意味着增加运载能力，提高机动性，增加飞行距离或航程，减少燃料或推进剂的消耗。比强度和比刚度是衡量航天材料力学性能的重要参数；
比强度=/
比刚度=/其中[kg2][kg2]是材料的强度、材料的弹性模量和材料的比重。
飞机除了承受静载荷外，还会受到起降、发动机振动、旋转部件高速旋转、机动飞行、突发风等引起的交变载荷，因此材料的疲劳性能也受到了极大的关注。
耐高低温性能优异的飞机所经历的高温环境是由空气动力加热、发动机燃气和太空中的太阳辐射造成的。飞机要在空中长时间飞行，有的飞行速度高达3倍音速。所用高温材料应具有良好的高温持久强度、蠕变强度和热疲劳强度，在空气和腐蚀介质中具有较高的抗氧化性和抗热腐蚀性，并应具有在高温下长期工作的结构稳定性。火箭发动机的燃气温度可达3000[2oc]以上，喷射速度可达十几马赫。此外，固体火箭气体还混有固体颗粒。弹道导弹弹头再入大气层时，速度可达20马赫以上，温度可达数万摄氏度，有时还会受到粒子云的侵蚀。因此，航空航天技术领域所涉及的高温环境往往既包括高温高速气流，也包括颗粒侵蚀。在这种条件下，就需要利用材料的物理性质，如熔化热、汽化热、升华热、分解热、化合热和高温粘度等来设计耐高温烧蚀材料和冷却材料，以满足高温环境的要求。太阳辐射会引起在外空运行的卫星和航天器表面温度的交变，一般通过温控涂层和隔热材料来解决。低温环境的形成来自大自然和低温推进剂。飞机在平流层以亚音速飞行时，地表温度会下降到-50[2oc]左右，极圈内各个地区的严冬会使机场环境温度下降到-40[2oc]以下。在这种环境下，要求金属部件或橡胶轮胎不易碎。液体火箭采用液氧(沸点-183[2oc])和液氢(沸点-253[2oc])作为推进剂，对材料提出了更加苛刻的环境条件。在这种情况下，一些金属材料和大多数聚合物材料会变脆。只有开发或选择合适的材料，如纯铝及铝合金、钛合金、低温钢、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、全氟聚醚等，才能解决超低温下结构的承载能力和密封问题。
耐老化和耐腐蚀:各种介质和大气环境对材料的影响是腐蚀和老化。航天材料的接触介质是飞机燃料(如汽油、煤油)、火箭推进剂(如浓硝酸、四氧化二氮、肼)、各种润滑剂、液压油。大多数对金属和非金属材料有强烈的腐蚀或膨胀作用。高分子材料在大气中受太阳照射、受风雨侵蚀、长期存放在地下潮湿环境中产生的霉菌会加速高分子材料的老化过程。耐腐蚀、耐老化、防霉是航天材料应该具备的良好特性。
适应空间环境，空间环境对材料的影响主要表现在高真空(1.33×10[55-1]Pa)和宇宙射线辐照。当金属材料在高真空下相互接触时，由于表面在高真空环境下得到净化，分子扩散过程加快，出现“冷焊”现象；非金属材料在高真空和宇宙射线照射下会加速挥发和老化。有时这种现象会由于挥发物沉积而污染光学透镜，并且密封结构会由于老化而失效。空间材料一般是通过地面模拟试验来选择和研制，以适应空间环境。
寿命和安全为了减轻飞机的结构重量，选择尽可能小的安全裕度以达到绝对可靠的安全寿命被认为是飞机设计的目标。对于导弹或运载火箭等短时间使用的飞行器，人们努力使材料性能最大化。为了充分利用材料强度，确保安全，金属材料采用了“损伤容限设计原则”。这就要求材料不仅要有高的比强度，还要有高的断裂韧性。在模拟使用条件下，测得材料的裂纹萌生寿命和裂纹扩展速率数据，计算出许用裂纹长度和相应的寿命，是设计、生产和使用的重要依据。对于有机非金属材料，需要进行自然老化和人工加速老化试验，以确定其寿命的保险期限。复合材料的失效模式、寿命和安全性也是一个重要的研究课题。