西北工业大学设有航空、航天、航海和国际教育学院、教育实验学院、西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院等27个学院。拥有74个本科专业,37个硕士学位一级授权学科,23个博士学位一级授权学科。材料科学、工程学、化学、计算机科学、物理学等5个学科群进入ESI国际学科排名前1%,其中,材料科学、工程学进入前1‰,形成了以三航学科群为引领,3M(材料、机电、力学)学科群、3C(计算机、通信、控制)学科群、理科学科群和人文社科学科群协调发展的学科体系,为建设世界一流学科奠定了良好的基础。
西北工业大学现建有8个国家级重点实验室,2个国家工程研究中心,4个国家级国际科技合作基地,1个国防科技创新中心,5个国家地方联合创新平台,137个省部级科研平台。学校重点参与了大飞机、载人航天与探月等10个国家重大专项的论证及科研攻关,深度参与了两机专项论证、神舟系列飞船研制,是“为中国首次载人航天飞行作出贡献单位”的两所高校之一。