体育部前身为体育教研组，1978年成立体育教研室，1995年4月成立体育教研部，2010年更名为体育部。至2022年9月，体育部教职工34人，其中教师29人。教师中教授3人、副教授8人、讲师13人；具有博士学位2人、博士在读1人、硕士学位20人。教师中拥有辽宁省教学名师、辽宁省“兴辽英才计划”教学名师、沈阳市高层次人才4人次，荣获“全国群众体育先进个人”“辽宁省高校优秀共产党员”“沈阳市高校师德先进个人”及校级各类称号40多个；拥有健美操国家级裁判、篮球国家级裁判、排球国家级裁判和足球国家级裁判。学校是全国学校体育联盟（足球项目）会员单位，全国全民“健身操舞”推广委员会辽宁分会、中国学生健美操艺术体操协会辽宁省区秘书处单位、沈阳市高校体育工作委员会副主任单位。
体育部设有办公室、大球教研室、小球教研室、综合教研室、体育艺术教研室和大学生体质健康测试中心。主要负责全校体育教学、科教研究、代表队训练、阳光体育活动、学生体质健康测试和对外社会服务等工作。
以“享受乐趣、增强体质、健全人格、锤炼意志”为课程改革目标，经过体育部全体教师不断探索与实践，体育课程从2012年13门增加到2022年23门。围绕立德树人根本任务，体育课程传承中华体育传统文化，厚植航空报国蓝色情怀，构建富有沈航特色的体育课程新模式，开设《基础课（青年长拳）》《羽毛球》《太极剑》《拓展训练》《国防教育（CS运动）》等课程。历届领导班子重视质量工程建设，《形体塑造与礼仪》被认定为省级视频公开课、省级一流课程，《足球》被认定为省级精品课、省级一流课程，《基础课》《定向越野》《篮球》被认定为校级一流课程，《足球》《基础课（青年长拳）》《定向越野》被认定为校级优秀课程思政示范课，体育课程教学团队被认定为校级优秀课程思政示范教学团队，2门课程获评校级优秀“课程思政”典型案例、3门课程获评校级线上教学优秀案例，《定向越野》课程被学生选为学校最“火”的六堂课之一，受到省级媒体报道。牢固树立“培养学生终身体育意识”理念，积极推进教学改革，将身体素质测试纳入体育课程考核，全面推广教考分离。出台《沈阳航空航天大学课外体育锻炼实施方案》，校园长跑APP科学测评学生长跑质量，有效促进学生增强终身体育锻炼意识，该项成果受到华中科技大学、武汉大学等省内外多所高校同行肯定。
为提高体育教师教研科研能力，领导班子带领教师攻坚克难，政策上鼓励引导，经费上积极支持。出版教材13部、编著6部，1本教材入选辽宁省职业教育“十四五”首批规划教材；以第一作者发表体育教研科研论文130篇，获批国家级省级校级教研科研立项课题53项，指导国家级大学生创新创业训练计划项目1项，获得省级校级教改成果12项。
学校拥有足球、篮球、板球、羽毛球、乒乓球、啦啦操（健美操）、田径、定向越野和滑翔伞等学生代表队。近10年，获得体育竞赛市级以上奖项108个，身体素质提升创新团队在省级大赛中获得特等奖等奖项6个。板球队多次获得全国板球锦标赛亚季军，健美操、足球、篮球、定向越野队多次获得国家、省级比赛前3名。
2012年至今，学校成功举办十届“阳光体育节”，成为沈航校园文化的特色品牌。全校师生既能沉浸在“我参与、我快乐、我运动、我健康”体育文化氛围中，又能欣赏到阳光体育节闭幕式暨健美操大赛的视觉盛宴。学校荣获“辽宁省普通高等学校阳光体育运动先进学校”“辽宁省群众体育先进单位”和“辽宁省高校阳光体育优秀案例”等称号。
学校领导大力支持体育工作，承办第十二届全运会项目击剑竞赛、全国全民健身操舞大赛辽宁分区赛、第23届中国大学生篮球联赛辽宁赛区（沈阳地区）等国家、省、市级比赛，以高水平赛事引领校园体育文化建设，同时考验教师执裁实战能力。
体育是德智体美劳全面培养教育体系中不可缺少的重要“一育”，体育部始终把立德树人全方位有效融入体育课程体系，构建了“教书育人、活动育人、赛事育人、管理育人、服务育人”的体育课程“五育”育人体系。进入中国特色社会主义新时代，体育部将持续深入推进改革与发展，为沈航体育工作再上新台阶努力奋斗，为沈航师生的健康快乐保驾护航。