Das DLR betreibt als einzige europäische Großforschungseinrichtung eine Flotte von neun Luftfahrzeugen, die in der Luftfahrtforschung oder als "fliegende Labore" eingesetzt werden. Die vielfältigen wissenschaftlichen Arbeiten machen oft Umbauten an den Luftfahrzeugen notwendig.
Damit diese Umbauten mit der notwendigen Flexibilität durchgeführt werden können ist das DLR seit ca. 20 Jahren ein vom Luftfahrt-Bundesamt anerkannter Entwicklungsbetrieb. Diese Anerkennung berechtigt das DLR, Modifikationen für die eigenen Luftfahrzeuge zu entwickeln und die zum Nachweis der Aufrechterhaltung der Lufttüchtigkeit gesetzlich vorgeschriebenen Musterprüfungen selbst durchzuführen und zu bescheinigen.
Auf diese Weise ist es Nutzern aus DLR Forschungsinstituten, externen Forschungseinrichtungen sowie Industrie und Behörden möglich, eine Vielzahl wissenschaftlicher Experimente aus den unterschiedlichsten Disziplinen durchzuführen. Für flugwissenschaftliche Untersuchungen stehen insbesondere die "Fliegenden Simulatoren" ATTAS und FHS zur Verfügung. ATTAS ist ein zweistrahliger Jet des Typs VFW 614, der mit einer "Fly by Wire"-Steuerung ausgerüstet worden ist. Der Hubschraubersimulator FHS ist eine modifizierte EC 135 mit "Fly by Light"-Steuerung. Der zweite Schwerpunkt neben der luftfahrttechnischen Forschung ist die Nutzung der Flugzeuge als fliegende Labore. Hier reicht das Einsatzspektrum von der Atmosphärenforschung über die Erdbeobachtung bis hin zur Verkehrsforschung. Hierfür stehen u. a. eine Cessna Caravan und zwei Do 228 Turboprops und ein Jet vom Typ Falcon F20 zur Verfügung. Ende 2008 werden der ATTAS und die Falcon durch einen Airbus A320 und eine Gulfstream G 550 ersetzt. Dadurch erweitern sich die experimentellen Möglichkeiten ganz erheblich.
Zur Wahrnehmung dieser Aufgaben arbeiten ca. einhundert hoch qualifizierte Entwicklungs- und Musterprüfingenieure der unterschiedlichsten Fachrichtungen aus den verschiedenen Instituten und Einrichtungen des DLR für den Entwicklungsbetrieb. Die Koordinierung und Überprüfung des gesamten Entwicklungs- und Zulassungsprozesses übernimmt die Musterprüfleitstelle in Braunschweig, die mit der Erteilung der Zulassung hoheitliche Aufgaben wahr nimmt. Die Qualität der Entwicklungs- und Zulassungstätigkeiten wird durch ein vom Luftfahrt-Bundesamt überwachtes Entwicklungssicherungssystem gewährleistet.