گروه هوافضای دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی به همت جناب آقای دکتر سیدمجتبی موسوی نائینیان در سال ۱۳۷۹ در دانشکده‌ی مهندسی مکانیک دانشگاه آغاز به کار نمود و پس از رشد سریع در سال ۱۳۸۵ به عنوان سومین دانشکده‌ی مهندسی هوافضای کشور بطور مستقل در محل سابق دانشکده‌ی مهندسی مکانیک تأسیس گردید.

نخستین گروه از دانشجویان در مقطع کارشناسی ارشد در چهار گرایش آیرودینامیک، جلوبرندگی، سازه‌های هوایی و دینامیک پرواز و کنترل در مهرماه سال ۱۳۷۹ در دانشکده مشغول به تحصیل شدند. پس از آن با توجه به نیازهای موجود در بخش مهندسی فضایی، در پی تدوین برنامه‌ی آموزشی جامع توسط اساتید دانشکده و تصویب آن از سوی وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، از سال ۱۳۸۱ گرایش مهندسی فضایی نیز برای اولین بار در کشور در دانشکده‌ی مهندسی هوافضا راه‌اندازی گردید. با برگزاری موفق دوره‌ی کارشناسی مشترک مهندسی هوافضا (با دانشگاه MATI روسیه/مسکو) از مهرماه سال ۱۳۸۳ و با توجه به توانمندی‌های دانشکده، مجوز پذیرش دانشجو در مقطع کارشناسی مهندسی هوافضا دوره‌ی روزانه از مهرماه سال ۱۳۸۵ و در مقطع دکتری مشترک مهندسی هوافضا (با دانشگاه MATI روسیه/مسکو) گرایش‌های جلوبرندگی و دینامیک پرواز و کنترل از مهرماه سال ۱۳۸۸ به دانشکده داده شد. همچنین دانشکده از مهرماه سال ۱۳۹۵ علاوه بر دو گرایش قبل در مقطع دکتری، در سه گرایش‌ سازه‌های هوافضایی، آیرودینامیک و مهندسی فضایی نیز پذیرش دانشجو داشته است و بالاخره باتوجه به مجوز دفتر گسترش آموزش عالی، دانشکده برای اولین بار از مهرماه سال ۱۳۹۶ اقدام به پذیرش دانشجو در مقطع کارشناسی ارشد به صورت مشترک با دانشگاه RUDN روسیه در گرایش‌های مهندسی فضایی و جلوبرندگی نموده‌است.