Die bedeutendste Luftfahrtforschungsanstalt weltweit ist sicherlich die amerikanische National Aeronautics and Space Administration (NASA), die nationale Luft- und Raumfahrtbehörde. Sie entstand mit Beginn des Raumfahrtzeitalters 1958 als Nachfolgerin des National Advisory Committee for Aeronautics (NACA). In der NACA bzw. NASA wurden und werden viele Forschungsprojekte hauptsächlich aus den Bereichen Aerodynamik und Ausrüstung durchgeführt. Oftmals findet diese Forschung auch begleitend oder im Nachgang zur militärischen Forschung statt. Viele der für die US Air Force oder US Navy gebauten Experimentalflugzeuge wurden später an die NACA / NASA zur weiterführenden Forschung abgegeben. Entsprechend vielfältig ist der Mix aus Flugzeugtypen, die bei den beiden Organisationen eingesetzt wurden und werden.
 
Daneben gibt es auch eigene Forschungsflugzeuge, die speziell für die NASA entwickelt und gebaut wurden, wie z.B. die Ames-Dryden AD-1, benannt nach den beiden involvierten Forschungsstellen der NASA. Mit ihr wurde ein Flügel erprobt, der als Ganzes um die vertikale Achse gedreht werden konnte, als Alternative zu den komplizierten Mechanismen von Schwenkflüglern.
 
Weniger bekannt, aber oftmals nicht unwichtiger, sind die Umbauten gängiger Typen für kleinere Forschungsprojekte. Und für den experimentellen Flugbetrieb unerlässlich sind schließlich auch die vielen Unterstützungsflugzeuge, die die eigentlichen Testflugzeuge begleiten, den Luftraum überwachen und den Testverlauf von außen dokumentieren. Daneben dienen sie häufig auch zur Inübunghaltung der Testpiloten.