民国24年，在上海成立的航空协会为发展会务，巩固基础，在当时的市中心区（今五角场）博物馆（今第二军医大学）旁，今长海医院内征地10亩，建造会所及陈列馆。

飞机楼是一座历史文化建筑。民国22年（1933年），中华民族处于危急存亡之秋。

这年的1月1日，上海成立了航空协会，提倡发展国民航空事业，研究航空技术，增强航空救国的民族意识，加强航空力量，以抗御列强的欺凌，达到洗刷国耻的目的。

协会曾先后两次发动民众捐资购机。第一次捐款139万余元，购机18架。

第二次捐得129万余元。这样，孙中山提倡的“航空救国”的思想，逐渐深入人心。

是年10月12日下午2时，飞机楼举行奠基典礼。上海各界领袖及该会理事、会员，都热情参加。主席王晓籁报告该会成立经过及征募建筑费用的情况，继由华侨领袖胡文虎的代表林霭民及市长吴铁城演说。

市长的演说是：

“今天举行中国航空协会会所奠基典礼，目的是奠定中华民国航空救国运动的基础。

中国航空协会，系我国民间赞助政府建设之空防机关。

同时，也是主持民间航空事业的机关。今天即吾国航空强盛的开始，深望全国同胞共同努力。”

民国25年春，飞机楼落成，5月5日举行开幕式。

飞机楼结构分两部分。第一部分由机首和前翼组成，共高三层。机首的底层为会客室，循扶梯盘旋而上，可达顶层。

顶层为纪念堂，建为圆形环墙，嵌以黑色大理石。中间呈圈状，建成三祭台。祭台正中镶着一块蓝色玻璃，阳光透过玻璃，直射大厅。此即“皇穹宇”。再登高可达白石砌成的“圜丘坛”。坛分三层三围用石倍数均依“九”增减，称“小天坛”，确是誉之无愧。前翼的一二层，为航空陈列馆和航空图书馆。第二部分由机身和尾翼组成，高二层，多为航空协会的办公室。穿过机舱走道，便达二层高的尾翼。尾翼上镶有“中国航空协会”字样，体现了它的历史价值。

接着，中国建筑展览会、航空简易展览会、中国航空购机纪念会等重大活动，相继在这里举行。当时，天原化工厂创始人吴蕴初曾购买战斗机及教练机各1架，捐购给该协会。楼成不久，爆发了抗日战争。岁月流逝，沧海桑田，飞机楼这个建筑名胜，被时光的流沙湮没了半个多世纪。

1991年，泰国南洋金龙企业有限公司董事长郑钟良，来长海医院康宾楼作体检和治疗，好奇地发现楼对面一座似飞机的建筑，便择日参观，惊奇地发现正门右侧的奠基石，记述着这座楼的历史。于是，他专程去南京，查阅这座楼的有关史实，了解了这座楼的来龙去脉，便决定出巨资2500万人民币，认真规划，精心予以修缮。

修复后的飞机楼，由海协会会长汪道涵题写的“飞机楼”匾额。建筑以纯洁的银白色为主色调，突出其飘逸与庄严。彩绘雕刻，相得益彰。前后两组建筑，以“机舱”为中轴线，形成舒展的“双翼”。一些国民党要人如张学良等当年为飞机楼题词墨迹，也在三楼环形碑刻长廊中首次公诸世人。

1993年12月18日，飞机楼修复落成典礼，“四公子”之一的金定国先生欣然参加。1994年一二八事变纪念日前夕，郑钟良先生邀请黄埔学会会长宋瑞珂及在沪校友前来参观。全国政协副主席洪学智、总后政委周克玉中将、中共上海市委书记吴邦国、上海市政协副主席毛经权以及各界知名人士，也都前来瞻仰飞机楼的丰采，并题了词。飞机楼是一座“学校”，又是海峡两岸的一座“桥梁”。它正迎着朝阳，向海内外宾客重放异彩。

飞机楼目前是上海市文物保护单位。