該實驗教學示範中心以航空宇航科學與技術一級學科為依托，創建于2004年，2013年批準為航空航天工程省級實驗教學示範中心（哈爾濱工業大學）。自挂牌以來，規劃建設了四個層次上的實驗室：（1）航天館，不但服務于我校學生的航天觀摩教學，而且已經成為東北地區重要的愛國主義教育基地；（2）專業基礎實驗室，建成了飛行器DGNC實驗室、總體與結構實驗室、動力系統實驗室、飛行器故障診斷實驗室、空間科學技術實驗室；飛行器環境實驗室；（3）創新技術實驗室，建成了飛行器系統仿真實驗室、空間觀測與應用實驗室、深空探測系統仿真實驗室、空間環境與防護實驗室；（4）工程訓練實驗室，以衛星技術研究所為依托，建成了衛星工程實踐實驗室，培養學生掌握大工程研制的理論和方法，使學生獲得未來成為設計師和型号總師的基本素質。
中心擁有一支基礎紮實，經驗豐富的專、兼職實驗教師隊伍，現有固定教學科研人員51人，其中正高職稱29人，副高職稱13人，中級職稱9人，包含工程院院士1人。
中心重點研究飛行器導航制導控制技術、微小型航天器技術、深空探測與返回技術和空間碎片撞擊技術，是集教學與科研為一體的、多專業的綜合型實驗中心。主要承擔飛行器設計與工程、飛行器環境與生命保障工程、空間科學與技術等專業的實驗教學和科研服務工作。實驗中心的成立，通過資源統一調配、統一管理，已建立起針對本科、碩士、博士的完整實驗教學人才培養體系。先後與境内外多家企業與研究機構聯合，建立了多項聯合培養人才項目。目前，實驗中心已初步形成優質資源融合、教學科研協同、學校企業聯合培養人才的實驗教學新模式。
中心先後承擔了國家自然科學基金重點項目、國家級重大項目、國家重大專項以及小衛星和空間機械臂研制等國家級項目300餘項，獲國家科技進步獎3項、發明獎1項，省部級獎50餘項。近5年，授權發明專利200餘項，發表學術論文300餘篇。
多年來，實驗中心始終堅持哈爾濱工業大學“規格嚴格，功夫到家”的辦學傳統，樹立“以學生為主體，以教師為主導”的教書育人理念，形成了優良的教風和學風。為了提升實驗教學質量，培養高素質創新型人才，實驗中心的教職工不斷開展實驗教學理念、教學方法、教學形式等方面的教學研究。
