整个校园分为教学区、生活区、家属区三个部分。校园内铺设了五条主要干道，分别是南北向的校园东路、校园西路和东西向的校园南路、校园中路、校园北路。校园共有五个校门，分别是东门（正门）、东南门、南门（新南门）、西南门、西门、北门，其中东南门和南门（新南门）为机动车辆双向通行校门，西门为单向进入校门，北门为单向外出校门，东门（正门）是教学区唯一的直接对外通道，禁止任何机动车与非机动车通行。校园中路南端原有的南门（旧南门）因附近是北航附小和幼儿园，车辆通行影响儿童安全而永久性封闭停止使用。
教学区位于校园东北部，校园中路北段以东，2004年起设为步行区，禁止任何车辆通行。教学区内建筑包括主楼、主M（主翼）楼、主楼南翼、主楼北翼、一、二、三、四、五号楼、图书馆、旧体育馆，另有一些配楼，如学术交流厅、就业服务中心、部分院系的实验室、信件收发室等。在教学区外，用于科研教学、行政等用途的建筑还有教学科研楼（新主楼）、六号楼、为民楼、无人机楼、如心会议中心、逸夫科学馆、办公楼（行政楼）、工程训练中心等，主要分布在校园东南部和南部。
其中教学科研楼（新主楼）于2006年下半年建成并投入使用，耗资约9.5亿，建筑面积22万平方米，是目前亚洲最大的单体教学楼，它的建成使用使学校在教学硬件设施条件上有了大幅度地提升。
家属区位于校园西侧，占据校园约三分之一强的面积，大致沿学校西侧围墙从南到北贯穿整个校园，以校园西路为东边界。
学生生活区位于校园中北部，分为南区和北区两个部分，以绿园（校内公园）分隔。校内共有学生公寓21栋。其中北区学生公寓多为建校初期建筑，包括12、13、15号楼（女生公寓）、16、17、18号楼、19、19甲（博士生公寓）和青年公寓；南区包括1号楼（留学生楼），2、3、5、6、7、9、10号楼（2005年下半年投入使用），年代比较久远的4、8号楼，预制结构搭建的20、21号楼以及11号楼（博士楼）。校园外西南角是大运村，西侧紧邻大运村路，南侧为知春路，为2001年世界大学生运动会的运动员居住区，共有1-10号楼，楼高7-17层，其中10号楼集中居住留学生。
校园中共有8个学生食堂和1个教工食堂，全部位于生活区。合一楼（综合服务楼，楼内有超市、咖啡厅、中餐厅、银行、邮局等）位于生活区南区。另外生活区还建有思源楼（老年活动中心）、青年公寓以及运动区（标准田径运动场一处、7人制足球场3块、混凝土塑胶地面露天篮球场12处、网球场8处、室内短跑道1处）。另外，位于校园中部偏东的北京航空馆、北航美术馆、北航音乐厅、北航（新）体育馆、北航游泳馆和网球馆也应归入生活区。
北航新体育馆是2001年由学校共建3方及北航筹资1.2亿建设，平时作为羽毛球馆、台球馆和乒乓球馆开放，使用场地收取一定费用。同时也是北航篮球队和排球队的训练场地。在2008年北京奥运会中是举重比赛举办场馆。
北京航空航天大学航空航天博物馆（北京航空航天博物馆）的前身是北京航空馆，成立于1985年，是在北航飞机结构陈列室、飞机机库基础上扩建而成，是我国首个航空航天科学技术的综合科技馆。博物馆经近4年原址新建并扩充展品，2012年甲子校庆重新开馆并更名，集教学、科普、文化传承为一体，是航空航天国家级实验教学示范中心的重要组成部分，是航空航天科普与文化、北航精神以及青少年爱国主义、国防教育的重要基地。博物馆展区面积8300平米，分为长空逐梦、银鹰巡空、神舟问天、空天走廊4个展区。300多件国内外公认的航空航天文物精品以及结构、发动机、机载设备等珍贵实物，承载着丰富的科学原理和厚重的历史积淀，展品还通过高科技手段展示了航空航天原理以及人类飞天的历程。作为高校博物馆，除了直接承担国家级精品课《航空航天概论》以及航空发动机、飞机结构、起落架结构、导弹结构、航天器设计等核心专业课的教学实践任务外，还珍藏了30余架新中国成立前的美、苏等国飞机和导弹，特别是“黑寡妇”战斗机世界仅存2架，多数为国内唯一，珍藏数量和等级全国航空界首屈一指。
北航晨兴音乐厅位于北京航空航天大学学院路校区东南门内，与学校新主楼隔路相望，毗邻航空航天博物馆。由北航校友王祖同、杨文瑛夫妇捐资2000万元及学校投资2000余万元建成。建筑面积5000余平方米，共设观众席878座（其中一层652座，二层226座），舞台宽30米、高8米、进深14米，于2009年10月开工、 2012年1月竣工。
北航校园周边目前有三处商业写字楼占用地块为北航所有，分别是东北角北四环学院桥西南侧的柏彦大厦、世宁大厦，以及东南角学院路边的北航唯实大厦。校园西南角大运村附近为地铁10号线和13号线换乘站知春路站，东南角学知桥下为10号线西土城站。学校正门（东门）外偏南约150米为公交车“北京航空航天大学”站，西门外北侧约50米为公交车“大运村路北口”站，西南角大运村南侧为公交车“知春路”站。另外，校园西门外直行约50米为京包铁路清华园站（建国后迁建），目前有北京北站始发的部分列车及S2线部分列车经停。
北航致真大厦位于学校东南角，总建筑面积22.7万平方米，主体建筑地上24层、地下4层，高99米。项目建成后，将成为“环北航知识创新经济圈”和“中关村科学城”地区的标志性建筑。用“致真”来为大楼命名，寓意追求完美、探求真理，“致”和“真”在汉字笔画上刚好都是十画，暗含有十全十美的意思。 诠释了北航 “尚德务实、求真拓新” 的办学理念,寓意追求科学真理，领悟人生真谛，探索客观世界发展规律的大学精神。以“致真大厦 ” 来命名，寓意了北航正以甲子之年为新的起点，向着“空天信融合特色世界一流大学” 的目标而努力奋进！