منظور از بهينه سازي يک سامانه کمينه يا بيشينه کردن تابعي است که اين تابع معياري از عملکرد سامانه مي باشد. اين عمل در نهايت به بهبود کارايي سامانه مي انجامد. در طراحي آيروديناميکي اين تابع مي تواند ضريب برآ، ضريب پسا، نسبت ضريب برآ به ضريب پسا و يا تابع ديگري باشد. در گذشته طراحان براي طراحي آيروديناميکي بهينه نياز به ساخت مدل هاي بسياري براي تست در تونل باد داشتند تا بدين وسيله بتوانند عملکرد طراحي نهايي را تاييد کنند. توسعه ديناميک سيالات محاسباتي در چند دهه گذشته اين امکان را فراهم کرد که طراحان از طريق شبيه سازي عددي، طراحي ها را با سرعت بيشتري انجام دهند. با اين وجود، اين روش نيز شامل يک فرآيند سعي و خطا است و در بسياري از موارد به سامانه بهينه منجر نمي­شود.

به طور کلي مي توان از سه مرحله مهم براي بهينه سازي يک سامانه نام برد:

•  مرحله اول درک سامانه و متغيرهاي مختلفي است که بر روي آن تاثير مي گذارند.

• مرحله دوم انتخاب تابعي به عنوان معيار عملکرد سامانه است. اين معيار به متغيرهاي سامانه وابسته است و تاثير زيادي روي کارآيي سامانه دارد.

• مرحله سوم انتخاب مقدار متغيرهاي سامانه است و اين انتخاب به گونه اي است که سامانه بهينه مي شود.

در مرحله اول طراح بايد درک صحيحي از سامانه، نحوه عملکرد آن، متغيرهاي مختلف تاثير گذار بر سامانه و تاثير متقابل متغيرها بر روي يکديگر داشته باشد. در مرحله دوم بايد معيار عملکرد سامانه تعريف شود. در طراحي هواپيما و بالگرد  انتخاب هاي گوناگوني در اين زمينه وجود دارد. براي مثال نسبت ضريب برآ به ضريب پسا مي تواند معيار عملکرد يک هواپيما باشد. در حالت کلي انتخاب معيار عملکرد به ماموريتي که بر عهده هواپيما مي باشد بستگي دارد. در مرحله سوم، طراح با استفاده از يک روش بهينه سازي مناسب به جستجوي مقادير بهينه براي متغيرهاي طراحي مي پردازد. انتخاب روش بهينه سازي به عواملي نظير خطي بودن مساله، تعداد متغيرهاي طراحي، تعداد توابع هزينه و مقيد يا غير مقيد بودن مساله بستگي دارد. منظور از تابع هزينه تابعي است که معياري براي کارايي سامانه مي باشد. در طراحي مهندسي گاهي لازم است قيدهايي را به مساله تحميل کنيم. مثلا ممکن است بخواهيم بال يا پره را به گونه اي طراحي کنيم که ضخامت آن از مقدار معيني بيشتر يا کمتر شود. به اين نوع طراحي، طراحي مقيد گفته مي شود. اما در طراحي غير مقيد، قيدي به مساله اعمال نمي­شود.