O structură de avion se referă la structura mecanică a unei aeronave. În general, atât structura interioară de susținere, cât și pielea exterioară sunt incluse în denumirea celulei avionului. Lucrând în mod concertat, componentele exterioare și interioare ale unei structuri aeronavei mențin integritatea structurală și rezistența aeronavei. Știința a beneficiat foarte mult în înțelegerea metalurgiei, a stresului și a oboselii atunci când se examinează construcția și defecțiunea celulei aeronavei. De la construcții din lemn la aluminiu și oțel, tehnologia celulelor aeronavei a crescut pentru a include materiale compozite din era spațială în fabricarea modelelor moderne de aeronave.
Unul dintre cei mai dificultăți factori cu care se confruntă primii designeri de aeronave a fost proiectarea unei structuri de avion care să supraviețuiască tensiunilor de decolare și aterizare, rămânând în același timp suficient de ușoară pentru a permite zborul. Inventatorii Orville și Wilbur Wright au rezolvat problema proiectând o structură de avion realizată din lemn și sârmă. Mașina lor a zburat pentru prima dată în Kitty Hawk, Carolina de Nord, în Statele Unite. Deși zborul nu a fost la fel de lung ca majoritatea pistelor moderne, a schimbat aviația pentru totdeauna.
Cele mai dramatice modificări de design ale corpului aeronavei au avut loc din cauza războiului. Avioanele folosite în Primul Război Mondial erau de obicei modele cu rame din lemn acoperite cu pânză. Aeronava a funcționat bine; fuzelajele, însă, nu asigurau piloților nicio protecție împotriva gloanțelor. Mulți piloți au fost chiar uciși din cauza focului de la sol în timp ce zburau peste câmpurile de luptă.
Al Doilea Război Mondial a adus noi aliaje în combinația de producție, iar producătorii au creat cadre și acoperiri pentru avioane din aluminiu. Noul material a fost ușor și a oferit protecție suplimentară piloților. Plăci grele de oțel au fost amplasate în cockpit pentru a oferi protecție suplimentară împotriva gloanțelor. Unele dintre cele mai importante modele ale epocii rămân în zbor după mai bine de 60 de ani după război. Acest lucru este atribuit practicilor de proiectare și fabricație ale vremurilor. Exemple de avioane de luptă americane, cum ar fi P51 Mustang, precum și germanul ME109 și japoneză Zero, pot fi văzute la spectacolele aeriene din întreaga lume.
Pe măsură ce designul aeronavelor a intrat în era avioanelor, tehnologia aeronavei a fost forțată să evolueze din nou. Tensiunile și tensiunile impuse de puternicele motoare cu reacție au cerut materiale mai puternice, dar mai ușoare, să fie folosite la fabricarea aeronavei. Materialele compozite exotice și din era spațială au alcătuit în curând construcția atât a cadrului interior al aeronavei, cât și a acoperirii exterioare a aeronavei. Designerii de aeronave au început să folosească panouri de caroserie care alcătuiau cadrul aeronavei. Materialele antiglonț, precum și materialele care absorb radar alcătuiesc acum cadrul și acoperirea aeronavelor militare din întreaga lume.