پژوهشگاه هوافضا براي تحقق اهدافش فعاليت‌هاي خود را در قالب سه پژوهشكده‌ علوم و فناوري هوايي، علوم و فناوري فضايي و مديريت، حقوق و استاندارد هاي هوافضايي سازماندهي كرده است. در كنار اين پژوهشكده‌ها يك گروه پژوهشي مستقل نيز به نام گروه فيزيولوژي هوافضايي و يك  كانون تفكرآينده‌انديشي و راهبردي هوافضايي وجود دارند.