Un avion peut, d'une manière générale, être décomposé en un nombre limité de sous ensembles : cellule, groupe motopropulseur, commandes de vol, servitudes de bord, avionique, emports internes ou externes. Ces éléments, à quelques exceptions près, sont présents sur tous les appareils.
Pour chaque type d'appareil on retrouve des positionnements relatifs de ces ensembles assez semblables, si on ne tient pas compte de la période des pionniers de l'aviation ou des prototypes restés sans suite.
Les points communs apparus depuis la naissance de l'aviation et qui resteront très probablement d'actualité au long du , pour une fonction ou une capacité opérationnelle donnée, sont le plus souvent liés à des contraintes de conception dont : la simplicité de réalisation ; la diminution de la masse grâce à l'emploi de matériaux plus légers et plus résistants ; la diminution de la traînée grâce aux progrès de l'aérodynamique ; l'augmentation des performances souvent liée aux deux points ci-dessus et à l'évolution de la motorisation ; l'amélioration de la fiabilité. À ces points s'ajoutent, essentiellement pour les avions civils : les économies d'énergie ; la diminution des pollutions ; l'amélioration de la sécurité.
thumb|upright=1.5|Composantes d'un avion.
Configuration classique vignette|Configuration dite « classique » des éléments d'une cellule d'avion. Exemple : Douglas DC3. La configuration dite classique correspond à la disposition relative des éléments de la cellule, listés ci-dessous, telle qu'on la trouve sur la majorité des avions.
L'intérêt de cette configuration, encore largement utilisée (2017), réside dans la simplicité de construction et dans l'expérience des interactions aérodynamiques. L'aile basse et les empennages fixés sur la pointe arrière du fuselage permettent des liaisons quasi-directes entre les gouvernes et les commandes de vol avec un minimum de renvois d'anglesLes avions légers ne disposent pas des commandes assistées et, a fortiori, des commandes électriques.. Sur un avion, tout élément situé en amont de l'écoulement de l'air réagit sur ceux situés en aval. Les progrès récents sur la simulation numérique des écoulements permettent de mieux appréhender ces réactions et donc de tester des configurations moins classiques.
Le train d'atterrissage dit classique est composé d'un train principal et d'une roulette de queue. Actuellement (2017) la configuration classique reste présente sur un grand nombre d'avions. Le train classique tend à disparaître au profit de la combinaison train principal et roulette de nez (train tricycle), y compris sur les avions légers.
L'intérêt d'une configuration non classique est généralement lié à la fonction de l'avion : moteurs situés au-dessus du fuselage pour un hydravion afin de limiter l'absorption d'eau ; empennage horizontal haut (en T) pour permettre le largage en vol ; aile haute pour diminuer la distance entre le fuselage et le sol et faciliter le chargement
Configuration lisse Les performances théoriques d'un avion sont données pour une configuration dite lisse c'est-à-dire où tous les éléments mobiles, s'ils existent, sont en position neutre (gouvernes primaires) ou sont rentrés (train d'atterrissage, dispositifs hypersustentateurs, aérofreins). Pour les avions d'armes dont les emports (armements et réservoirs largables) sont généralement fixés sous la voilure et le fuselage, la configuration lisse correspond à l'avion nu.
Cellule
La cellule est constituée du fuselage, de la voilure, de l'empennage (stabilisateur horizontal et dérive) et du train d'atterrissage.
Le fuselage est une enveloppe structurelle aménagée pour transporter la charge utile de l'avion (à l'exception des charges externes) et pour supporter les autres sous-ensembles de la cellule. La section du fuselage est réduite autant que possible afin de diminuer la traînée, elle est souvent circulaire pour les avions pressurisés afin d'augmenter la résistance. Sur les ULM et sur les anciens avions le fuselage peut se réduire à une poutre ou un treillis. Au début du , tous types d'avions confondus, l'utilisation d'alliages à base d'aluminium reste la plus courante mais les matériaux composites font une percée notable pour les avions de transport de passagers.
La voilure d'un avion est constituée de deux ailes qui génèrent l'essentiel de la portance permettant le vol. La jonction avec le fuselage est faite sur un ou plusieurs cadres principaux ou sur un caisson structurel de voilure. La structure interne de l'aile comprend des longerons et des nervures. Les avions multiplans à haubans, courants au début du , ont quasiment disparu. Le revêtement, initialement en toile puis en bois, le plus souvent métallique et intégrant des éléments en composites participe à la rigidité en torsion de la structure. La voilure comporte des parties mobiles : des ailerons qui servent à contrôler le roulis et des dispositifs hypersustentateurs situés au bord d'attaque et au bord de fuite qui sont utilisés pour augmenter la portance au décollage et pour augmenter aussi la traînée à l'atterrissage. On peut aussi parfois trouver des « spoilers » ou « dispositifs hyposustentateurs » ou « déporteurs » qui servent à diminuer la portance de l'aile. Sur certains avions, on trouve des extensions d'aile appelés « pennes » ou winglets et qui servent à diminuer la traînée induite par la portance.
Les empennages sont des surfaces disposées à l'arrière de l'avion pour assurer la stabilité et le contrôle de l'avion en tangage et en lacet. Leur constitution est identique à celle de la voilure. Ils comportent des parties mobiles, les gouvernes de profondeur et de direction qui servent à modifier l’attitude de l'avion. La configuration dite classique consiste à placer l'empennage horizontal à la queue de l'appareil et la dérive au-dessus, mais il en existe d'autres variantes : en T, en V, en H L'empennage est placé dans de rares cas à l'avant (Dassault Rafale, Chengdu J-20, Tupolev Tu-144), il est alors qualifié d'empennage canard et remplace la gouverne de profondeur et les ailerons.
Le train d'atterrissage supporte le poids de l'avion pendant le roulage, le décollage et l'atterrissage. Le train classique est composé du train principal à deux roues de part et d'autre du fuselage et d'une roulette de queue directrice ; il est maintenant remplacé par le train tricycle, composé d'un train principal qui supporte la majeure partie du poids de l'avion et d'un train avant utilisé pour diriger l'avion au sol. Le train est souvent fixe sur les avions anciens ou légers, et rétractable sur les avions plus rapides. Une cinématique souvent complexe permet de le replier dans le fuselage, dans des nacelles situées sur les côtés du fuselage, dans les ailes ou à l'arrière de la nacelle d'un moteur placé sur l'aile.
Groupe motopropulseur
Le groupe motopropulseur est formé par un ou plusieurs moteurs, moteur à pistons ou turboréacteur entraînant des hélices ou fournissant directement la poussée nécessaire par réaction. Le nombre de moteurs est fonction de la poussée à générer et de la fiabilité. Dans le cas de la propulsion par hélice, le moteur est le plus souvent placé à l'avant du fuselage (monomoteur) ou dans une nacelle fixée sur l'aile (multimoteur). Sur les motoplaneurs il peut être placé au dessus du fuselage. Le ou les réacteurs peuvent être disposés à l'arrière du fuselage, dans le fuselage (avions de combat) ou de chaque côté, au dessus (Cirrus Vision SF50) ou bien en nacelles sous les ailes. La configuration tri-réacteur, l'un d'eux étant placé à la base la dérive ou à l'arrière du fuselage, courante sur les avions de transport de passagers et sur les avions d'affaires haut-de-gamme à la fin du , est maintenant quasiment abandonnée.
Commandes de vol
thumb|Cockpit d'un Boeing 767. Le poste de pilotage est la partie du fuselage occupée par l'équipage. Il est situé tout à l'avant afin d'assurer la visibilité sauf dans le cas des monomoteurs à hélice où il se trouve placé derrière le moteur.
Le poste de pilotage regroupe les commandes utilisées par le pilote pour actionner les gouvernes, les moteurs et de nombreux autres dispositifs tels que le pas des hélices, les volets hypersustentateurs, les aérofreins, le train d'atterrissage et toutes les servitudes. Les gouvernes de roulis (ailerons) et de tangage (profondeur) sont commandées par un manche sur les avions anciens, légers ou de combat ou par un volant sur les autres avions. Le volant tend à disparaître au profit d'un mini-manche pour les avions à commandes électriques contrôlées par ordinateur. La gouverne de lacet (direction) est commandée par un palonnier ou parfois par un petit volant (avions de ligne). Chaque moteur est commandé par une manette. Elles sont placées à la gauche du pilote ou sur une console centrale dans la configuration où les pilotes sont à côté.
La liaison entre l'actionneur et la gouverne est assurée par des câbles ou des bielles rigides pour les avions anciens ou légers ; c'est une des raisons de la persistance de la configuration classique, dont le nombre de renvois est minimal. Dans les avions lourds les commandes sont assistées par des systèmes hydrauliques ou électriques. Dans les avions les plus récents, les ordres du pilote sont analysés par un ordinateur de bord qui prend en compte de nombreux paramètres et commande les servomoteurs agissant sur les gouvernes.
Servitudes de bord
Ensemble des systèmes qui fournissent ou transmettent l'énergie nécessaire au fonctionnement de l'avion ainsi que la vie à bord : circuit carburant pour l'alimentation des moteurs ; circuit électrique pour l'alimentation de l'avionique et des systèmes de vol ; circuit électrique ou hydraulique pour le fonctionnement des commandes de vol et du train d'atterrissage ; circuit d'air conditionné pour la pressurisation du fuselage et le confort des passagers ; ordinateur de bord sur les avions les plus récents pour le contrôle ou la commande de l'ensemble des fonctions.
Avionique
Ensemble des systèmes qui permettent : la navigation : compas, centrale à inertie, GPS, récepteur VOR-DME ; le pilotage et le contrôle du vol : indicateurs de vitesse, d'attitude, altimètre, variomètre, paramètres moteurs ; les communications ; la connaissance de l'environnement du vol : radar météorologique, systèmes anti-collision
Interface homme-machine Les commandes de vol et l'avionique sont gérées à partir du poste de pilotage, au travers de panneaux d'instruments et d'actionneurs qui constituent l'interface homme-machine. Les divers leviers et boutons agissant directement sur un élément ou un circuit qui formaient l'interface homme-machine des avions anciens restent toujours utilisés sur les avions les plus légers. Au début du , ils tendent à disparaître au profit de commandes électroniques ou d'écrans tactiles dans les avions haut-de-gamme.
Charge utile Les emports, ou charge utile, sont les éléments nécessaires à l'accomplissement de la mission. La plupart des emports sont contenus dans le fuselage ; c'est le cas des avions de transport de passagers ou de fret. Les emports des avions militaires sont constitués par des armes qui sont souvent accrochées sous le fuselage ou sous la voilure. La cellule peut aussi être adaptée à certaines missions très particulières : le fuselage d'un avion de lutte contre l'incendie intègre un réservoir d'eau.
Configuration liée au type d'avion
Il n'y a pas de solution unique pour configurer un avion. Pour une mission donnée le concepteur recherche un compromis entre les performances souhaitées et les contraintes techniques, économiques ou environnementales. Certaines solutions sont éprouvées et, pour un type de mission donné, se retrouvent sur des appareils qui ont un « air de famille ». Ce sont ces points communs qui sont exposés ci-dessous et qui représentent les solutions couramment utilisées en fin de — début du .