L'institut a pour mission principale de dispenser un enseignement supérieur ayant pour objet la formation d'ingénieurs hautement qualifiés dans les domaines aéronautique et spatial et les domaines connexes.
Il dispense également à des personnes titulaires de certains diplômes des enseignements de spécialisation ainsi que des enseignements de perfectionnement et de mise à jour des connaissances.
Dans le domaine de sa compétence, l'institut conduit des travaux de recherche scientifique et de développement technologique dans le cadre d'une politique d'information scientifique et technique.
Dans ce cadre, il dispense des formations doctorales et peut être habilité à délivrer des diplômes nationaux de niveau égal ou supérieur au master. Cette habilitation donne lieu à l'établissement d'un contrat d'objectif passé entre l'Etat et l'ISAE, qui est l'objet d'une évaluation périodique.
Il exerce ses activités sur les plans national et international.