1986年组建，原名空军装备陈列馆，1989年正式对外开放，军内称空军航空博物馆，对外称中国航空博物馆。位于北京市昌平区小汤山镇。2009年进行大规模改造扩建。收藏空军各兵种武器装备15000余件，其中飞机300多架，主要包括综合展馆、洞库展厅、英雄大道、空军英烈英模纪念广场、伟人座机展区、馆标区、室外飞机展示区、空军装备陈列区、飞行活动体验区、航空修理厂等展示区域，其中室内总展示面积2万余平方米。

该馆是记录人民空军发展壮大和武器装备建设成就的史书，也是反映中国航空事业从古至今发展历程的史书。综合展馆以展翅飞翔机翼为外形，展示空军成立70余年来武器装备的发展变迁与辉煌成就；洞库展厅展示了中国航空工业百余年的发展历程与成就，讲述了百余年来中国航空人为航空事业不懈追求、奋斗的感人故事。馆内成系列展示空军使用过的歼击机、轰炸机、运输机、强击机等系列机种，其中有伊尔-14、P-51、米格-15、图-16，还收藏有多架国内首架（件）武器装备样机和国外名机，包括歼-10、“枭龙”、空警一号预警机、“喷火”、F-104、米-24D、“幻影”Ⅲ等。

中国航空博物馆也是全国爱国主义教育基地、国防教育基地和科普教育基地。2007年被评为国家一级博物馆。