Die Luft- und Raumfahrt erfordert Werkstoffe mit extremen Leistungsanforderungen, darunter hohe spezifische Festigkeit, Temperatur- und Ermüdungsbeständigkeit, Korrosionsresistenz sowie Strahlungs- und Kriechbeständigkeit. Eingesetzt werden u. a. Titan-, Aluminium- und Nickelbasislegierungen, Faserverbundwerkstoffe und Hochtemperaturkeramiken. Werkstoffwissenschaft ermöglicht Leichtbau, Zuverlässigkeit und Effizienzsteigerungen in Triebwerken, Strukturen und thermischen Schutzsystemen.