Helikopteraerodynamik involverar en komplex växelverkan mellan gravitation, dragkraft och riktningskrafter som gör dem mycket manövrerbara flygplan, men också mycket mer ineffektiva än traditionella plan samt har en lägre maxhastighet och kortare räckvidd. De treriktade krafterna gir, stigning och rullning måste alltid beaktas när en helikopter flyger. Den fungerar också enligt unika aerodynamiska principer som styrs av huvudrotorskivan, stjärtrotorn och translations- eller markeffekter på grund av dess framåtrörelse och förändringar i dragkraften när den närmar sig mark eller byggnader.
Även om flygprinciperna för de flesta helikoptrar är välkända för allmänheten när det gäller vertikala starter, svävning och sidorörelser under flygning, är detta inte gränsen för en helikopters prestandaegenskaper. Huvudrotorskivan på en helikopter kan lutas åt alla håll. Att luta den framåt minskar dragkraften nedåt och ger fart framåt. Rotorn kan också lutas åt sidan eller baksidan av helikopterns huvudkropp, vilket gör det möjligt för fordonet att öka hastigheten i en vinkel eller backa.
Denna egenskap hos huvuddragmekanismen i en helikopter gör förståelsen av gir-, stignings- och rullningsegenskaper viktigare i helikopterns aerodynamik än vad som först kan inses. Yaw är rörelse åt vänster eller höger som ofta åtföljs av tonhöjd, vilket är rörelse uppåt och nedåt. Rulla är en kombination av gir och stigning, där en helikopter vinklar bort från sin huvudsakliga flygriktning genom att rulla upp eller ner till vänster eller höger, som alla direkt påverkas av lutningen på själva rotorbladet samt mängden kraft som appliceras på bladet.
Ingen av dessa manövrar är dock möjliga utan tandemeffekterna av stjärtrotorn. Styrningen av vinkeln och dragkraften på huvudrotorskivan görs genom en handhållen cyklisk, eller sticka, medan svansrotorns nivå av spin eller vridmoment styrs av fotpedaler. Stjärtrotorn motverkar direkt rotationen av helikopterkroppen, som annars skulle snurra utom kontroll för att matcha huvudrotorns rotation. Att öka eller minska svansrotorns hastighet med hjälp av fotpedalerna gör att helikoptern kan ändra riktningen den är vänd under flygningen. Detta görs oftast vid starter och landningar, eftersom, när fordonet väl har en betydande framåtrörelse, görs riktningsändringar med hjälp av helikopterns aerodynamiska principer för roll och pitch. Av denna anledning är de flesta helikoptrar inte utrustade med stjärtklaffar på änden av svansen för att styra riktningen, eftersom de är onödiga.
De andra stora aerodynamiska krafterna som påverkar helikoptrar under flygning är den av translationell lyftkraft och markeffekter. Ett helikopterrotorblad liknar en propeller på ett flygplan med fast vingar, men plattare och flexibelt, där det är utformat för att trycka luft ur vägen när det roterar istället för att korkskruva genom det. När fordonet rör sig framåt och ökar hastigheten blir luften mindre turbulent runt kroppen och rotorn, vilket möjliggör produktion av bättre lyftkraft genom translationell aerodynamik som skapar en sorts tröghet framåt för fordonet.
Markeffekten är motsatsen till detta och är en repellerande effekt som upplevs när fordonet närmar sig land. När den nedåtgående dragkraften träffar en fast yta, skapar den ökad dragkraft uppåt som måste kompenseras. Detta kan även inträffa under flygning om helikoptern passerar nära en byggnad eller annat fast hinder.
Huvudrotorn som används för helikopteraerodynamik måste genomgå en mängd olika konkurrerande krafter under flygning. Modern helikopteraerodynamik måste ta hänsyn till dissymmetri i lyftet genom användning av bladflaggande. När fordonet rör sig framåt vrider sig rotorbladet medan det är i rörelse för att ta emot större lyfteffekter som genereras på framsidan av bladet än baktill, vilket kan få helikoptern att rulla. Bladklaffning används för att kompensera detta genom att göra ett flexibelt rotorblad som böjs uppåt vid framkanten och nedåt vid bakkanten. Detta utjämnar lyftkrafterna och en sådan flexibilitet är synlig i parkerade helikoptrar där rotorn sjunker nedåt i kanten.
Komplexiteten hos helikopteraerodynamiken gör att de också kan landa säkert om rotorn tappar full kraft. Till skillnad från det populära antagandet att en helikopter skulle falla som en sten med förlust av kraft, tillåter formen på fordonet och det fortfarande snurrande rotorbladet den att utföra en autorotationsmanöver i nödsituationer, även känd som glidning. Nedstigningen av fordonet driver faktiskt rotorn med en bibehållen eller ökad hastighet när kopplingssystemet är urkopplat, vilket gör att rotorn kan snurra fritt och landa fordonet med en snabbare än normalt men säker hastighet.