Сергей Чаплыгин внёс значительный вклад в развитие аэромеханики и аэродинамики, в частности:

• Создал новую отрасль механики — газовую динамику. 24 В докторской диссертации «О газовых струях» (1903) учёный предложил метод исследований струйных движений газа при любых дозвуковых скоростях. 14 Эта работа сыграла важную роль в развитии авиации. 14
• Решил ряд сложных задач, связанных с определением точки приложения подъёмной силы, определением сил, действующих в неустановившемся полёте, теорией механизированного крыла, вопросами устойчивости крыла в полёте. 4
• Вывел формулы для подъёмной силы и индуктивного сопротивления, которые не подтвердились в опытах Н. Е. Жуковского, но оказались верными. 4 Несколько лет спустя они стали основой «индуктивной теории Прандтля». 4
• Заложил основы теории обтекания решёток циркуляционным потоком в исследовании «Теория решётчатого крыла» (1914). 1 В нём учёный определил, что крыло в виде жалюзи обладает большей подъёмной силой и более устойчиво в полёте, чем сплошное крыло такого же размера. 1
• Впервые исследовал метацентрическую кривую крыла в сочинении «К общей теории крыла моноплана» (1922). 4 Учёный показал, что для моноплана она всегда является параболой, выяснил механический смысл фокуса и параметра данной параболы и установил, как связана её форма с устойчивостью крыла. 4

Труды Чаплыгина стали основой для решения задач о дозвуковых течениях и позволили разрешить основные проблемы, связанные с работой крыла при больших дозвуковых скоростях, и другие проблемы современной аэродинамики. 1