Südlich der Stadt, auf Gemarkung der Stadt Leinfelden-Echterdingen, befindet sich der Flughafen Stuttgart, der größte Flughafen des Landes Baden-Württemberg. Seit der Eröffnung des neuen Terminals 3 im März 2004 hat der Stuttgarter Flughafen eine Kapazität von 12 Millionen Passagieren. 2003 flogen etwa 7,6 Millionen Gäste, 2004 bereits 8,8 Millionen und im Jahr 2005 flogen 9,5 Millionen Passagieren von und nach Stuttgart. Bis Ende 2006 waren es über 10 Millionen Passagiere.
An der nördlichen Gemarkungsgrenze liegt der Sonderlandeplatz Flugplatz Pattonville der ausschließlich von Sport- und Segelfliegern genutzt wird.