史密森尼国家航空航天博物馆是史密森尼博物院下属机构，位于美国华盛顿国家大草坪西侧、国会大厦西翼，1976年7月1日为纪念美国独立200周年正式开放。作为世界上收藏飞机和航天器数量最多的博物馆，同时也是航空航天领域重要的历史研究与科学研究中心，其主体建筑为长200米、宽68米、高26米的矩形大理石结构，收藏超过6万件航空航天实物及175万张照片、1.4万部视频，包含莱特兄弟飞行器复制品、阿波罗11号指令舱“哥伦比亚”号等标志性展品。馆内配备塞缪尔·P·兰利超大银幕影院及爱因斯坦天文馆，后者于2014年升级为8K全天域投影系统。2003年12月15日，位于弗吉尼亚州的分馆史蒂文·乌德沃尔哈齐中心开放，陈列“发现”号航天飞机、B-29“伊诺拉盖伊”轰炸机、SR-71“黑鸟”侦察机等展品。2012年4月19日“发现”号完成移交分馆程序。2025年7月28日博物馆新展厅“Futures in Space”正式开放，同年8月12日白宫宣布将于2026年美国独立250周年前对该馆展览内容实施全面审查。受2025年11月联邦政府停摆影响，博物馆临时闭馆并于当月14日恢复开放。馆内西展厅经改造后融入沉浸式设计技术，新增“漫步在其他世界”等互动展览项目。

1976年7月1日，美国宇航博物馆开馆。

2003年12月15日，位于弗州的宇航馆分馆——史蒂文·乌德沃尔哈齐中心剪彩开幕。

2012年4月19日，退役的航天飞机发现号交付史蒂文·乌德沃尔-哈齐中心。

2025年8月12日报道，白宫下令在美国250周年国庆（2026年7月4日）前对史密森学会的博物馆和展览进行全面审查，其中包括该馆，目的是确保该机构展出的内容与特朗普总统对美国历史的解读一致。

博物馆设有23个大型展厅，展出数百架飞机和航天器的实物和模型，以及大量相关的图片和艺术品。博物馆还拥有一座超大银幕影院和一个爱因斯坦天文馆。

馆藏展品超过60000件，收藏有175万张照片和14000部视频。莱特兄弟的“飞行者”（复制品）就保存在这里。此外，这里还有阿波罗11号的指令舱“哥伦比亚”。哈奇中心附属于史密森尼国家航空航天博物馆，位于弗吉尼亚州Chantilly，毗邻杜勒斯国际机场，两座巨大的机库陈列着极为丰富的藏品。这里保存着“发现”号航天飞机、投下广岛原子弹的“伊诺拉盖伊”号波音B-29、SR-71“黑鸟”以及协和超音速飞机。

在宇航馆的底层，有一座486个座椅的塞缪尔.P.兰利超大银幕剧场。它的银幕宽23米，高17米，放映巨型高清晰度IMX超大银幕电影，配合特有的立体声音响效果，使人产生身临其境的感觉。第一部上映的影片《飞行》，展现了人类从放风筝到乘飞机航行，进而飞向遥远的外层空间的过程。还有《国际空间站》，表现宇航员在太空船中生活的影片，和从太空看地球的影片。在反映宇宙空间的影片中，许多镜头是由走出了地球大气层的宇航员拍摄的。外层空间没有空气污染，拍摄的画面清亮。该剧场还推出了一部专门介绍麦克尔.乔丹生平的IMX影片。这部电影向人们展示了乔丹不仅是一个篮球冠军，而且是一个超越国界、文化、年龄和和性别的英雄。

艾尔伯特.爱因斯坦天文馆位于宇航馆的二层，它直径21米，拥有230个座位。还有一个可以接待坐轮椅的观众的区域。天文馆的天象仪是1976年的西德政府送给美国独立200周年的礼物，型号是欧波同（蔡司）VI型。另外还配有100多台辅助投影器，能为观众表演内容丰富的节目。

常设展览《探索宇宙》，一些在过去4个世纪中天文学家使用的的观测工具和正使用的以及未来将要使用的观测设备在展厅中亮相。展览由肉眼探索宇宙、望远镜探索宇宙、摄影术探索宇宙、光谱学探索宇宙和探索数字时代的宇宙5个展区组成。

2002年，在保留了天象仪，经过短期改造之后，新的数字投影系统取代了原来的多台辅助投影器，它可以放映功能强大的全天域投影节目。《无限快车》是第一次有“哈勃”天文学家参与制作了天文馆的节目。空间望远镜研究所（STScI）、 哈佛大学等科研机构与Sky-Skan有限公司和宇航馆共同合作，制作了《无限快车》这个节目。2014年，爱因斯坦天文馆再次更换了8K全天域投影系统，可以放映出更加炫目的节目。

博物馆开放时间可能因联邦政府停摆临时调整。

除了12月25日圣诞节，博物馆每天从上午9:45到下午5:30免费向公众开放（影院和天文馆收取少量费用）。