כלי טיס ניסיוני הוא כלי טיס לא סדרתי שיוצר בהתאמה מיוחדת שלא הוסמך ולא נבחן לטיסה, ולכן דורש רישיון ייחודי. ישנם שני סוגים עיקריים של כלי טיס ניסיוניים:
כלי טיס ניסיוני למחקר- זהו כלי טיס שלא ייצרו על בסיסו כלי טיס נוספים, והוא יוצר למטרות מחקר ייחודי. בארצות הברית נהוג לסמן כלי טיס ניסיוניים למחקר שיוצרו עקב חוזים ממשלתיים באות X.
כלי טיס ניסיוני לבחינה והסמכה או אב טיפוס- זהו כלי טיס שעל בסיסו ייצרו כלי טיס סדרתיים. כלי הטיס משמש לבחינה של מערכות והסמכה של העיצוב הכללי. בארצות הברית נהוג לסמן כלי טיס ניסיוניים לבחינה והסמכה שיוצרו עקב חוזים ממשלתיים באות Y.
על פי הוראות ה-FAA לכלי טיס מוסמכי טיסה, כלי הטיס שעליהם חל סעיף כלי טיס ניסיוני הם: כלי טיס למטרות מחקר, כלי טיס למטרות הצגת והוכחת התאמה להסמכה ורישוי, מטוס אימון שמסיבה כל שהיא לא קיבל הסמכה אחרת (דוגמת מדמה מעבורת החלל), כלי טיס לבחינת שוק ומכירות (מדגימי טכנולוגיה), כלי טיס ייעודיים לתצוגה, מטוס מרוץ מותאם, כלי טיס בייצור עצמי (ידני או בערכה להרכבה) ומטוס ללא טייס שלא נופל תחת הקטגוריות האחרות.
