Засновник ЦАГІ - професор Імператорського технічного училища та Московського державного університету Микола Єгорович Жуковський - мав дуже глибокими знаннями у вищій математиці і інженерних науках. Не дивно, що навколо цієї людини згуртувався колектив студентів, одержимих ідеєю практичного повітроплавання. Його теоретичні роботи в галузі авіації, практичний досвід створення аеродинамічних труб в МГУ, ИМТУ і Кучино і проводилися в цих лабораторіях дослідження послужили фундаментом для розвитку авіаційної науки в Росії.
У наступні десятиліття структура ЦАГІ неодноразово змінювалася, оптимально пристосовуючись до спектру вирішуваних завдань і потреб народного господарства, але в недоторканності залишалося одне - найвища наукова школа і дух колегіальності. Експериментальна база інституту дозволила в довоєнний період проводити дослідження з аеродинаміки, гідродинаміки, динаміки польоту і міцності літальних апаратів. У ЦАГІ під керівництвом О.М. Туполєва в період1924-1936 рр. були створені такі етапні для вітчизняної авіації літаки, як ТБ-1, ТБ-3 та інші.
Інтенсивна робота інституту, спрямована в передвоєнні роки, в першу чергу, на прогрес літакобудування, проходила в тісній співпраці з ОКБ і заводами. Ще в 1925 р були завершені роботи по формуванню «Норм міцності літаків» - найважливішого для розвитку авіації документа, який згодом постійно вдосконалювався в міру еволюції авіаційної техніки.
Для допомоги конструкторам в ЦАГІ в 1937 був випущений перший том «Довідника для конструкторів», в якому були систематизовані вимоги по аеродинаміці літака. «Гідромеханіка гідролітака» і «Міцність літака» були видані II і III томами в 1938-1939 рр. В умовах воєнного часу в 1943 р ЦАГІ випустив фундаментальне видання - «Керівництво для конструкторів». Так результати фундаментальних досліджень впроваджувалися в повсякденну роботу конструкторів і проектантів, закладаючи міцну основу наукового підходу до літакобудування.
Поява в середині 1930-х рр. високошвидкісних літаків-монопланів зажадало розширення експериментальної бази інституту. Майданчик для будівництва нового комплексу експериментальних установок вибрали в поймеМоскви-річки неподалік від дачної платформи Відпочинок. Перший камінь у фундамент нового ЦАГІ був закладений в 1935 р а вже через чотири роки в лад вступив блок великих труб Т-101 і Т-104. Зовсім новою установкою стала аеродинамічна труба змінного тиску Т-106, яка давала можливість отримувати великі звуковою швидкістю.
Для співробітників був побудований житловий селище, яке отримало в дусі часу назва Стаханов. Незабаром селище стало містом центрального адміністративного підпорядкування, який нарекли Жуковським, в честь засновника ЦАГІ. У 30-40-і рр. від ЦАГІ відокремилися ЦИАМ (1930 г.), ВІАМ (1932), ЛІІ (1941 г.), ОКБ А.Н. Туполєва (1936 г.), СібНІА (1946 г.) і ряд інших, згодом всесвітньо відомих організацій.
У роки Великої Вітчизняної війни ЦАГІ проводив інноваційні дослідження, спрямовані на підвищення тактико-технічних характеристик радянських бойових літаків, а також здійснював модернізацію і вдосконалення існуючого авіаційного парку. Природно, особлива увага приділялася, в першу чергу, практичним запитам відповідно до єдино правильним в той час гаслом «Все для фронту, все для перемоги!» Але не зупинялися і фундаментальні дослідження, завдяки яким в перші повоєнні роки вітчизняна авіація зробила революційний стрибок в область надзвукових швидкостей.
Щоб не рухатися цим шляхом наосліп, потрібно було створити арсенал нових аеродинамічних труб і спеціальних стендів. Впровадження результатів досліджень вчених ЦАГІ повинні бути вдячні ті десятки країн, куди експортувалися радянські винищувачі МіГ-15, МіГ-17, МіГ-21, Су-7Б і ін. А також зенітні ракетні комплекси. В кінцевому рахунку, тісний союз конструкторів ОКБ і вчених ЦАГІ забезпечив перемоги в небі Кореї, Північного В'єтнаму, а пізніше - Близького Сходу. Аеродинаміки і прочнист ЦАГІ сказали вирішальне слово при створенні всіх літаків - носіїв стратегічної ядерної зброї: від Ту-16 до Ту-160.
Становлення ракетної техніки в СРСР також не минуло без участі ЦАГІ. Більш того, чергове розширення експериментальної бази інституту, що минув на рубежі 1950-1960-х рр. було направлено саме на створення нових установок, що забезпечують гіперзвукові швидкості потоку і моделюють такі складні процеси, як аеродинамічний нагрів при вході літального апарату в атмосферу, поширення ударних хвиль і багато іншого. Була побудована ціла серія газодинамічних установок і аеродинамічних труб, розрахованих на досягнення швидкостей обтікання в діапазоні чисел М = 8-20; лабораторії теплопрочностних випробувань і випробувань на витривалість; удосконалилася енергетична база інституту.
Етапними для інституту стали дослідження аеродинаміки і динаміки польоту літаків з крилом змінної геометрії. Успішно вирішивши проблеми стійкості і керованості, міцності і аеропружності і довівши переваги подібної компоновки, ЦАГІ дав путівку в життя таким багаторежимних літаків, як МіГ-23, Су-24 і Ту-160.
Проведення досліджень з цих та інших машин стимулювало розвиток обчислювальної бази інституту і формування напрямки чисельних методів розрахунків в газодинаміці і міцності.
В кінці 1960-х рр. розгорнулися роботи зі створення фронтових винищувачів нового покоління з високою тяговооруженности і маневреністю. Дослідження питань нестаціонарної аеродинаміки, нових компоновок з несучим фюзеляжем і управління вихровий структурою крила втілилися в літаках МіГ-29 і Су-27, що продемонстрували неперевершені маневрені якості і бойовий потенціал.
Важливий внесок внесли фахівці ЦАГІ в створення пасажирських і транспортних літаків нового покоління Іл-96, Ту-204 і Ан-124. Застосування надкритичних профілів дозволило поліпшити аеродинамічні характеристики крила і, як наслідок, підвищити економічність цих літаків. Рішення проблеми флатера літаків Іл-96 та Ту-204, безпосередньо пов'язане з безпекою польотів, було знайдено в результаті спільних досліджень ЦАГІ, ЛІІ і ОКБ.
Наймасштабнішою роботою двох останніх десятиліть, проведеної із залученням всіх підрозділів інституту, стало створення повітряно-космічного літака «Буран». Досить сказати, що для дослідження його теплозахисту була побудована натурная тепло-характеристика міцності вакуумна камера ТПВК діаметром 14 м і довжиною 30 м! Були вирішені проблеми акустичної міцності, побудови алгоритмів автоматичної системи управління і багато іншого. Блискучий льотний дебют «Бурана» відбувся за півмісяця до сімдесятиріччя ЦАГІ.
Наукові заслуги колективу ЦАГІ безсумнівні, і давно вже імена багатьох його співробітників вписані золотими літерами в історію світової авіації. Не менш важливим досягненням є створення системи наукових досліджень, що дозволяє уникати дублювання і розпорошення коштів. При цьому не залишається без уваги жоден аспект створення літальних апаратів. Розумне поєднання об'єктових робіт з фундаментальними дослідженнями сформувало той заділ, завдяки якому і сьогодні, в умовах багаторічної кризи оборонної промисловості, російська авіаційна техніка попри все зберігає за низкою напрямків провідні позиції в світі.