Havacılık sektörü, otonom sistemlerin en hızlı olgunlaştığı alanlardan biridir. Modern yolcu uçaklarında otopilot sistemleri, uçuşun büyük kısmını insan müdahalesi olmadan gerçekleştirebilir. Savunma alanında ise insansız savaş uçakları ve sürü dron sistemleri öne çıkmaktadır.
Ayrıca şehir içi ulaşımda kullanılmak üzere dikey kalkış ve iniş yapabilen elektrikli otonom hava taksileri (eVTOL) geliştirilmektedir. Havacılıkta otonomi, insan hatasını en aza indirerek uçuş güvenliğini en üst seviyeye çıkarmayı hedefler.