За свою 70-летнюю историю ЛИИ принимал участие в создании и испытаниях практически всех отечественных летательных аппаратов. С учетом того, что на территории института располагаются летно-испытательные и доводочные базы всех ведущих российских самолетостроительных конструкторских бюро (ныне здесь продолжают работать ЛИиДБ компаний «Сухой», «Туполев», РСК «МиГ», АК им. С.В. Ильюшина, ОКБ им. А.С. Яковлева, а также ЭМЗ им. В.М. Мясищева), именно с аэродрома ЛИИ совершили свой первый полет и затем проходили испытания опытные образцы подавляющего большинства послевоенных отечественных самолетов. Разрешение на первый вылет прототипа любого нового российского летательного аппарата, даже если он происходит не в Жуковском, дает Методический совет ЛИИ. Ученые и инженеры института внесли значительный вклад в разработку и осуществление программ летно-конструкторских, совместных государственных и сертификационных испытаний всех отечественных самолетов и вертолетов. Среди недавних примеров — участие специалистов ЛИИ в сертификационных испытаниях нового регионального самолета «Суперджет» компании «Сухой», летно-конструкторских, государственных и специальных летных испытаний истребителей Су-35, МиГ-29К/КУБ, МиГ-35, прототипа истребителя пятого поколения ПАК ФА, учебно-боевого самолета Як-130 и др.
В советские времена институт обладал внушительным собственным парком самолетов и вертолетов, передававшихся ему конструкторскими бюро и серийными заводами для проведения специальных программ летных испытаний по аэродинамике, устойчивости и управляемости, прочности, определению взлетно-посадочных характеристик, отработке новых и перспективных систем управления, силовых установок, бортового оборудования, ракетного оружия, средств спасения экипажей.
На базе опытных и серийных гражданских и боевых самолетов и вертолетов в ЛИИ было создано значительное число летающих лабораторий (ЛЛ). Особое место среди них занимают ЛЛ для доводки новых авиационных двигателей. В 1947–1954 гг. для этого использовались пять летающих лабораторий на базе бомбардировщиков Ту-2, в 1951–1962 гг. — шесть ЛЛ на базе Ту-4. Со второй половины 50-х гг. и вплоть до 1990 г. новые авиационные двигатели отрабатывались на девяти ЛЛ, созданных на основе бомбардировщиков Ту-16, а наиболее крупные из них — на ЛЛ на базе Ту-95 и двух ЛЛ на базе Ту-142. Для испытаний двигателей применялись также самолеты Ил-28, Ту-12, Ту-14, Ил-18, Ан-12, Ан-24, Ту-134, а на сверхзвуковых режимах — ЛЛ на базе скоростного истребителя-перехватчика МиГ-25. С начала 80-х гг. новые авиационные двигатели проходят летную доводку на летающих лабораториях, создаваемых в ЛИИ на основе транспортных Ил-76. На пяти таких ЛЛ в период с 1982 по 1994 гг. были испытаны двигатели Д-18Т, Д-90А (ПС-90А), Д-236Т, Д-27, ТВ7-117С, а в последние годы — НК-93 и SaM146. Еще одна летающая лаборатория на базе Ил-76 создана в ЛИИ по контракту с КНР и в 2005 г. передана заказчику. В ноябре прошлого года в ЛИИ начаты полеты доработанного Ил-76ЛЛ № 76492, на котором проходит испытания индийский ТРДДФ «Кавери» (подробнее — см. «Взлёт» № 12/2010, с.13). В целом в период 1946–2010 гг. для испытаний авиационных двигателей в институте создано около четырех десятков летающих лабораторий.