部党组同时决定把部机关的16个司局（政治部除外）按业务相近并成7个，实行统一归口，合署办公，共分为8个口：1．政治部（政治工作口）；2．生产口，由生产调度局，第一、第二、第三、第四生产技术司，总设计室，机动技安司，质量检验司等8个单位合署办公（9个司局长只留油江一名主持生产口工作）；3．经济计划口，由计划司、财务会计司、劳动工资司等3个单位合署办公；4．技术口；5．基建口；6．物资供应口；7．教育口；8．办公厅。合署办公要求：实行统一领导，统一调度，统一安排，加强领导，进一步实现机关革命化，提高机关工作综合效率。
1965年2月，部党组和部务会议正式决定，将以上合署办公的各口，除政治部外，其余正式定编为业务司局。即：生产局、计划司、技术司、教育司、供应司、基建司、办公厅。
9月28日航空研究院建立歼7、轰5、直5改进改型3条型号指挥线。11月19日，航空研究院审查同意，歼7飞机型号负责人为沈阳飞机设计研究所副所长叶正大、总设计师黄志千；轰5飞机型号负责人为西安飞机设计研究所副所长徐舜寿、副总设计师王洪章、郑玉麟；直5直升机型号负责人为沈阳飞机设计研究所直升机室副主任曹竞南。其他各所，也都相应确定了各自的型号负责人。
9月西安飞机厂完成轰6轰炸机核武器运载机的改装。
10月4日李先念副总理陪同罗马尼亚部长会议主席毛雷尔参观哈尔滨飞机厂和哈尔滨航空发动机厂。
10月5日航空研究院总工程师室正式成立。由董绍庸、荣科、许锡缵、徐培麟、吴仲华（兼职）等5人组成，董绍庸任组长。总工程师室在院长、政委的领导和各副院长的指导之下进行科学技术参谋性质的工作，对院科技部、各厂所在科学技术上负有指导责任。
10月11日成都航空发动机厂试制的涡喷6经航定委鉴定，同意投入成批生产。
10月19日三机部向国防工办、国家计委上报《关于一线地区十五个大城市企业的搬迁和就地分散问题的初步设想》。
10月21日三机部向株洲航空发动机厂下达试制霹雳2号空空导弹（仿苏卡-13）的任务。
该导弹系红外线制导，装备国产歼7飞机。五机部从1962年开始试制。株洲航空发动机厂从1965年开始试制，1966年11月首批18发装调完毕，1967年5—7月完成各种状态的发射试验。1970年8月被批准定型投产。
10月25日航空研究院在沈阳召开歼7、轰5改进改型方案预备会议，唐延杰院长主持。在改型歼击机（即歼8）采用何种发动机的问题上，提出了2种方案。一种是单发方案，即采用全新研制的大推力发动机方案；另一种是双发方案，即采用2台改进的成熟涡喷7发动机方案。参加会议的北京航空材料研究所专家荣科，在大家没有把握完成涡喷7的改型任务时，提出铸造空心叶片的解决方案，促使会议最终确定歼8双发方案。
10月26日中共中央批准的《国防工业1965年工作要点》，对国防工业的“三线”建设做了部署。根据中央精神，航空工业部门做出“三线”建设的部署：坚决停缓“一线”、“二线”的在建项目，有计划有步骤地把“一线”、“二线”的企业向“三线”搬迁，并开始搬迁上海、天津、南京等地的6个机载设备厂，吴融锋副部长到现场指挥。从此拉开了航空工业“三线”建设的序幕。
10月26日国防工办通知三机部，1964年的搬迁项目已经中央批准：根据老厂包建新厂一分为二的搬迁计划，共有：1．新乡开关活门厂迁往四川宜宾，建成570厂；2．南京降落伞厂将伞兵伞、投物伞部分并入湖北襄樊头盔代偿服厂；3．上海航空配电设备厂迁往贵阳；4．天津航空电器厂将继电器部分迁往贵州遵义，利用原航校旧址，建成315厂。
11月11日成都飞机厂测绘制造的歼5甲飞机02架在西安阎良机场首飞成功，试飞员吴有昌。11月29日完成定型试飞，12月15日经国家批准设计定型，投入成批生产。12月，第一架歼5甲飞机交付部队服役。1968年5月，歼5甲飞机停产，共生产124架。
11月15日空军航空兵中队长徐开通驾驶国产歼6歼击机，在雷州半岛17500米上空，首次击落1架入侵的美国无人驾驶侦察机，创造了战斗机首次在平流层击落飞机的纪录。美机残骸坠落在涸洲岛附近海域。
11月19日三机部和航空研究院联合上报部、院合并方案。
11月29日国防工业第二、第七选厂组集中在长沙，向赵尔陆副主任汇报《关于汉江中上游、湘西、黔西、黔东南及川西南航空工业布局和远年轮廓设想的几点意见》。1．航空工业必须在“三线”建设全套航空企业和科研机构，建设6套主机厂及配套的辅机厂；2．布局设想：（1）“三五”期间建成贵阳地区一套歼击机厂、汉中地区一套直升机厂和湘西地区1套轻型轰炸机或歼击轰炸机厂；（2）“四五”期间建成张掖一套歼击机厂、晋北内蒙1套轰炸机或歼击机厂、湖北漳河水库1座水上飞机总装厂及川东南秀山或湘西凤凰地区1套歼击机厂；（3）10年内在西南、西北形成两个全套辅机厂；（4）在“三线”建成几个重点科研所，如空气动力研究所放在甘肃刘家峡，发动机高空试车台放在黔西地区，飞机强度所放在陕北铜川、耀县一带等，并提出了主机、辅机厂的具体布点设想。以上意见，经国防工办审查，综合上报，中央于1965年3月21日批准。
11月30日—12月12日三机部和航空研究院在北京联合召开航空工业科研设计规划会议。唐延杰主持会议。出席会议的有部、院负责人及上级机关和有关单位代表，各厂、所的总工程师、总设计师、设计科长和研究室主任等技术负责干部，共181人。
会议讨论了体制合并后的10年科研规划。初步拟定“三五”期间研制新机3类10机22型。初步设想拟定“四五”期间研制新机6型：两倍声速、能带原子弹的歼击轰炸机，3~3．5倍声速的过热障飞机，垂直起降飞机，远程歼击机，战略轰炸机，大型运输机。
会议还讨论了发动机、航空导弹、辅机和材料、工艺等方面的研制规划。认为：除已着手试制的强5外，首先考虑设计一种比米格-21飞机升限更高、航程更远的歼击机。到“三五”后期，自行设计的涡轮风扇发动机试成后，即可脱出米格型飞机的框框，试制出性能更好的歼击机和强击机。
11月航空研究院颁发了《科学技术组织管理条例》。条例分总则、型号研制工作、技术指挥与技术民主、计划管理、技术管理、生产管理、条件保障、科学技术队伍的培养等8章和5个附件。5个附件是：发动机研制程序，附件、特种设备、电子设备、航空常规兵器研制程序，课题研制程序，飞行试验程序，非标准设备研制程序。
条例指出：全院各项工作必须以科学技术工作为中心，科学技术工作又应以型号研制工作为主导，保证不断向国家提供各种性能优良的飞机。条例对型号研制的原则、各个阶段的设计工作，以及对计划管理、技术管理、生产管理都做了具体规定。
11月三机部党组扩大会议对组织公司问题正式做出决议：“条件成熟，尽早行动；不成熟，创造条件；‘三线’建设以办事处为基础，组成公司或总厂。”随后，航空工业通过试点，先后于1965年、1966年批准成立了8个公司、1个总厂。
12月4日沈阳飞机厂试制的红旗1号地空导弹定型投产，并交付部队使用。
12月11日航定委批准哈尔滨航空发动机厂研制的直5直升机P-5主减速器和长轴生产定型，投入成批生产。
12月14日惠阳机械厂举行总交工验收庆祝大会。该厂自1960年8月25日由航空工业局成立紧急行动小组着手筹建。
12月15日航定委批准成都飞机厂测绘试制的歼5甲截击机设计定型，投入成批生产。
12月15日成都飞机厂、成都航空发动机厂经过返修加固、试生产考验，国家正式交工验收。西安飞机厂、西安航空发动机厂分别于1966年10月和1967年1月交工验收。
12月18日海军航空兵副团长王鸿喜驾驶国产歼6飞机，在浙江温岭上空击落台湾当局窜入的1架RF-101型侦察机，敌飞行员跳伞后被俘。RF-101是当时美国制造的最先进的超声速侦察机。它一般采用低空入侵，接近目标时再突然升至11000米，实施目标侦察照相后即迅速返回，地面雷达难以捕捉，高炮来不及开火，歼击机拦截困难。
12月26日中国、阿尔巴尼亚两国政府在北京签订《关于中国无偿援助阿尔巴尼亚建设飞机修理所的议定书》。议定书规定：中国政府无偿援助阿尔巴尼亚建设飞机修理所，供应成套设备和给予技术援助。
12月南昌飞机厂开始研制海鹰1号岸舰导弹。南昌飞机厂在消化上游1海防导弹技术的基础上，根据海军的需要，提出将上游1改型设计成这种岸舰导弹的方案。
12月沈阳航空发动机厂开始对涡喷6发动机进行改型设计，采取提高涡轮前温度50℃和重新设计第1级压气机叶片以增加发动机推力的措施。1966年9月和1967年1月两次装机试飞成功，到1983年8月完成设计定型投入成批生产。该机定名为涡喷6甲。
12月为确保飞行安全，西安飞行试验研究所开始进行发动机空中起动的飞行试验研究。这项研究，为以后新机的定型试飞和空中起动试飞，从方法到测试技术方面均打下了基础。
12月北京航空工艺研究所周祖彭在上海仪表机床厂试制成功四轴组合镗床，并投入宝鸡航空仪表厂使用，提供了加工陀螺仪表框架的关键精密设备。
本年度航空工业贯彻执行八字方针，酝酿建设“三线”。
至1964年底，部属企业47个，事业单位41个，职工人数达210482人。固定资产原值199922万元；全年基建投资16287万元；工业总产值59001万元，其中民品4467万元；交付飞机329架，发动机916台，导弹103枚；实现利润9031万元；销售收入79759万元；科研试制费3819万元；流动资金期末占用额65448万元；全员劳动生产率3250元；工资总额14020万元。
在校生28704人。毕业学生7711人，其中研究生6人、大学本科生2818人、专科生463人、中专生2640人、技校生1784人。
1965年
1月1日遵照中央、国务院关于部院合并的指示，原国防部航空研究院划归第三机械工业部，直属部统一领导。3月31日，部党组决定，副部长刘鼎兼院长、党委第一书记；副部长王振乾兼院党委第二书记，徐昌裕任副院长。
1月8日三机部将所属沈阳火箭发动机厂等3个厂和哈尔滨航空工业学校、沈阳航空技术学校、上海航空技术学校等6个单位移交第七机械工业部领导，自4月1日起改变隶属关系。
1月11日北京青云航空仪表厂采用离子交换法处理含铬有毒污水，以达到排放标准。这是航空工业首次开展“三废”治理试验。
1月12日组建航空喷气发动机研究所，首任所长苗逢润、党委书记刘子英、副所长兼总工程师董绍庸。10月5日定址四川省北川县，1968年8月迁往江油县。
1月12—27日航空工业企事业领导干部会议在北京友谊宾馆召开。主要议题有：1．传达贯彻中央工作会议精神和《农村社会主义教育运动中提出的一些问题》（简称“二十三条”），部署“四清”运动；2．传达中央关于国防工业科研部门与生产部门合并的决定，宣布航空研究院与三机部合并；3．传达《国防工业1965年工作要点》，安排航空工业1965年的工作；4．根据国防工委的指示讨论航空工业生产、科研和“三线”建设的长远发展规划。
孙志远部长代表部党组提出，以“政治是根本，工人是基础”作为企业革命化的指导思想。会议做出加强科研试验条件建设的决定，将飞机强度、发动机、空气动力、飞行4个研究所列为重点建设项目。
对于1965年的工作，提出《航空工业1965年工作要点》，在航空产品的生产方面，提出“组织以歼6飞机两百架、红旗1导弹一百发为中心的生产新高潮”口号，于是“两百架一百发”的口号成为调动全行业干部职工积极性的新目标，是航空工业经过3年质量整顿，走向欣欣向荣的标志。
1月第七机械工业部（航天）成立，负责战略和大型导弹的研制和航天事业的发展。原三机部负责的地地、地空导弹生产，随即移交七机部。
2月19日三机部在北京召开首届全行业政治工作会议，讨论围绕革命化，加强经常性政治思想工作等问题。毛泽东、邓小平、彭真等领导人接见全体到会人员。