Letecký ústav se dlouhodobě věnuje řešení náročných výzkumných úkolů jak v rámci grantových projektů tak i smluvního výzkumu pro průmyslové partnery. Ústav disponuje týmem kvalifikovaných pracovníků v daných vědních oborech, špičkovým výpočetním hardware a software, měřící technikou a prostory. Dlouhodobě je rozvíjena oblast komplexní počítačové podpory návrhu CAE založená na aplikaci a vzájemném propojení nástrojů pro konstrukci CAD, pevnostní analýzy FEM a pro aerodynamické analýzy CFD. Ve všech zmíněných oblastech je kladen důraz i na vlastní vývoj nástrojů a metodik, nikoliv na pouhé používání komerčních nástrojů. Příkladem je vyvinutý modul pro tzv. free-form deformation algoritmus aplikovaný při aerodynamické optimalizaci letadel. Všechny postupy a použité metody jsou validovány buďto zkouškami ve zkušebně certifikované Úřadem pro civilní letectví nebo v letových zkouškách. Tento systém vytváří ucelené a komplexní prostředí pro další rozvoj kompetencí pracovníků ústavu.
Ve všech výzkumných aktivitách jsou intenzivně zapojeni studenti, a to jak magisterského studia (získání praktických zkušeností v rámci projektově orientované výuky), tak studenti postgraduálního studia, kteří pod vedením zkušených akademických pracovníků zpracovávají komplexní výzkumné úlohy.
Mezi současné priority patří systematický výzkum v oblasti kompozitních materiálů podporovaný Technologickou agenturou ČR, výzkum aerodynamických optimalizačních metod a aktivního řízení proudu za podpory Ministerstva školství a firmy Volkswagen A.G., výzkum v oblasti kvalifikačních testů kosmických zařízení pro aplikaci při průzkumu planety Mars pro ESA. Dále je intenzivně rozvíjena oblast letových měření s využitím bezpilotních prostředků pro fotogrammetrii, vývoj balistických záchranných systémů pro bezpilotní prostředky i letounu různých kategorií s lidskou posádkou. Zkušebna Leteckého ústavu rozvíjí metodiky měření dynamických i statických jevů se zaměřením na kompozitové konstrukce.
CFD analýza proudění okolo demonstrátoru sondy pro přistání na Marsu