Das Avioniksystem ist das Herzstück eines Raumfahrtsystems. Alle Steuerungsaufgaben, jegliche Verarbeitung von Missionsdaten, Generierung und Speicherung von Energie sowie die gesamte Kommunikation bis zum Boden werden durch das Avioniksystem realisiert. Deshalb ist die Zuverlässigkeit des Avioniksystems von zentraler Bedeutung. Gleichzeitig erfordern Anwendungen wie komplexe Videodatenverarbeitung oder autonome Steuerung erhöhte Rechenleistung ohne dass die Ressourcen hinsichtlich Energie oder Platz zunehmen.

Die Abteilung Avioniksysteme entwickelt Subsysteme für das Command-and-Data-Handling (CDH), die Energieversorgung und die Kommunikation, die hohen Ansprüchen an die Zuverlässigkeit genügen müssen. Missions-abhängig ist die Abteilung beispielsweise verantwortlich für Datenverarbeitung, Telemetrie/Telekommando,  Energieerzeugung/-speicherung/-verteilung sowie Schnittstellen zwischen Subsystemen. Gleichzeitig untersucht die Abteilung zukünftige Avionikkonzepte, die auf hohe Rechenleistung abzielen oder kostengünstige Bauteile verwenden. In der Abteilung werden Aufgaben von Elektronik-Entwicklung, Entwicklung von Intellectual Property Cores auf Register Transfer Ebene bis hin zur Applikations-Software, sowie die zugehörigen Test- und Validationsaufgaben bearbeitet. Der umfassende abteilungs- und institutsübergreifende Einblick in die Missionsplanung, das Gesamtsystem und die detaillierte technische Entwicklung ist dabei kennzeichnend.

Eine große Detailtiefe im Entwurf zentraler Komponenten ist essentiell um die Architektur des Gesamtsystems zu beherrschen. Ein Beispiel hierfür ist die Entwicklung eines skalierbaren On-Board-Computers (OBC), der sich hinsichtlich essentieller Parameter anpassen lässt. Dies umfasst technische Aspekte wie die Anzahl der Schnittstellen, das Redundanzkonzept oder die Prozessoren und nicht-technische Bereiche wie Lebensdauer oder Kosten. Diese Detailtiefe erlaubt gleichzeitig tiefe Einblicke in begleitende Prozesse wie Test und Validation des Gesamtsystems und ermöglicht damit ebenso die Forschung zur Entwurfsmethodik. Hier stehen modellbasierte Ansätze im Zentrum der Forschung der Abteilung.

Insgesamt werden so Forschungsmissionen des DLR unterstützt und Forschungsbeiträge zur Technik von Raumfahrtsystemen geliefert.

Seit Dezember 2020 hat das Institut für Raumfahrtsysteme eine Kooperation mit UARX Space Signs. Die Vereinbarung beinhaltet gemeinsame Entwicklungen von UARX-Raumfahrzeugen für LEO- und Mondmissionen. Die Idee von In-Orbit-Transportdiensten erfordert eine extrem flexible Avionik.