清华大学与空军联合培养飞行学员工作开始于2011年，联合培养学员采用“3+1”培养模式，即在清华大学完成3年的文化课和部分专业课学习，于第四年转入空军航空大学，完成半年的航空理论学习和半年的初级教练机训练。并且在每年暑假到空军航空大学进行为期一个月的军事训练。在清华大学入航天航空学院学习，并由空军航空大学派驻教员进行军事化管理。学员毕业时授予分别授予清华大学和空军航空大学相关毕业证书。

军地联合培养飞行学员，是空军飞行学员培养的一项重大改革，是空军着眼加快转变战斗力生成模式，从源头上提高飞行人才培养层次和起点，为新型武器装备的换代列装超前储备骨干力量的一项具体举措。毕业后，联合培养飞行学员将被优先选送到空军新机型部队服役，争取培养成为能够指挥联合作战、从事飞行教学、推动理论创新的复合型飞行指挥种子人才。

目前，已经连续招收了三届联合培养飞行学员，并拓展到海军航空兵飞行学员，学员集体在清华大学取得了多项荣誉。