Le conseil d'administration est composé : 1° D'un membre du Conseil d'Etat, désigné par le vice-président du Conseil d'Etat ; 2° De treize représentants des administrations de l'Etat : a) Le secrétaire général pour l'administration du ministère de la défense ou son représentant ; b) Le délégué général pour l'armement ou son représentant ; c) Le chef d'état-major de l'armée de l'air ou son représentant ; d) Le chef d'état-major de l'armée de terre ou son représentant ; e) Le chef d'état-major de la marine ou son représentant ; f) Le directeur du budget au ministère du budget ou son représentant ; g) Le directeur général des patrimoines ou son représentant ; h) Un représentant du ministre chargé de l'éducation nationale ; i) Un représentant du ministre chargé de l'espace ; j) Un représentant du ministre chargé de la recherche ; k) Un représentant du ministre chargé de l'aviation civile ; l) Un représentant du ministre chargé de la jeunesse et des sports ; m) Un représentant du ministre chargé du tourisme ;

3° De huit personnalités choisies par le ministre de la défense en raison de leurs connaissances ou de leur activité professionnelle.

Ces personnalités sont nommées pour trois ans par arrêté du ministre de la défense. Les membres démissionnaires ou décédés sont immédiatement remplacés. Dans ce cas, le mandat des nouveaux membres prend fin au moment du renouvellement intégral. Le mandat des membres sortants peut être renouvelé.

4° Le directeur, le contrôleur financier, l'agent comptable du musée et le président de l'association des amis du musée de l'air assistent également à ce conseil avec voix consultative.