La palabra acrobacia aérea se refiere a maniobras de aeronaves realizadas en una actitud inusual, o la posición de la aeronave en relación con el horizonte. A los pilotos de todos los niveles de experiencia se les enseñan acrobacias aéreas para seguridad, entrenamiento o demostración. Los estudiantes pilotos pueden recibir instrucción sobre «actitudes inusuales», especialmente si están aprendiendo a volar un avión de rueda trasera, que tiende a ser muy sensible al movimiento.
Las acrobacias aéreas también se enseñan a los pilotos de combate para que puedan obtener una ventaja estratégica en el combate aéreo. Los pilotos privados, los pilotos de carrera y los pilotos militares pueden optar por practicar acrobacias deportivas o competir en competiciones acrobáticas. También hay grupos mundiales que realizan acrobacias aéreas de formación de vuelo en espectáculos aéreos públicos, como los Blue Angels (Fuerza Aérea del Estado de los Estados Unidos), las Ruletas (Royal Australian Air Force) y las Águilas Negras (Corea del Sur).
Las maniobras de acrobacia aérea son extremadamente peligrosas y deben practicarse durante muchas horas con un instructor antes de la ejecución. Las maniobras básicas se realizan en un eje transversal, un eje longitudinal y un eje vertical. Las maniobras más complejas son combinaciones de las básicas y crean un espectáculo mucho mejor.
Las maniobras realizadas en el eje transversal, también llamado cabeceo, tienen lugar en el eje que va de los pilotos de izquierda a derecha y paralelo a las alas. La echada es controlada por los elevadores de un avión alado. Un ejemplo de una maniobra de lanzamiento de acrobacia aérea es un bucle. Las maniobras realizadas en el eje longitudinal, también llamado balanceo o ángulo de inclinación, se refieren al eje que corre entre la nariz y la cola de un avión durante un vuelo recto y nivelado. Roll es controlado por los alerones de un avión alado. Un ejemplo de una maniobra de balance de acrobacia aérea también se llama un rollo.
Las maniobras realizadas a lo largo del eje vertical, llamadas guiñada, son el mismo movimiento de girar un automóvil hacia la izquierda o hacia la derecha. La guiñada es controlada por timones en un avión. Ningún movimiento de acrobacia aérea consiste en solo guiñar porque es mortal. Esto sería un giro plano, también conocido como espiral de cementerio porque el piloto y el avión generalmente no sobreviven. El eje de guiñada siempre se controla y equilibra con cabeceo y balanceo. Se puede inducir un giro invertido utilizando timones y el elevador, por lo que el avión está mirando al suelo mientras gira. Esta es una gran maniobra para que todos los pilotos la conozcan, para que entiendan cómo salir de un giro, si alguna vez se ponen en una por accidente.
Los pilotos realizan increíbles acrobacias acrobáticas volando cuando combinan cabeceo, balanceo y guiñada. Un par de ejemplos son los ochos cubanos y los tiburones martillo. Una de las maniobras de acrobacia aérea más simples y tempranas aprendidas por los pilotos es un ocho cubano. Los ochos cubanos se forman combinando pitch and roll y volando una figura ocho en el cielo.
Uno de los movimientos más complicados es un Hammerhead. Un Hammerhead se logra usando pitch, roll y yaw. Desde una actitud recta y nivelada, el piloto debe inclinar el avión verticalmente. El piloto debe mantener el vuelo en este lugar y esperar a que la velocidad del aire se reduzca a casi cero. A continuación, el piloto proporciona el timón izquierdo completo (guiñada) y equilibra el efecto o las fuerzas giroscópicas y el par mediante el uso de un ligero alerón derecho (balanceo). En menos de cinco segundos, la nariz del avión girará hacia abajo. La recuperación de nuevo a vuelo recto y nivelado incluye el timón derecho para detener el viraje y permitir que la velocidad del aire aumente a la velocidad previa a la maniobra.