空空导弹的性能受多方面因素影响。在作战效能方面，目标机动性、防护能力以及导弹自导头性能起着关键作用。若目标机动性强，如战机做出大角度转弯甚至“眼镜蛇”动作，会加大导弹再次锁定的难度；现代战机配备的先进雷达和电子对抗设备，像释放干扰弹、发射干扰信号等，也会降低导弹的命中率。据美方统计，AIM - 120 导弹命中率约为 40%，若对方实施干扰和机动，命中率会更低。
从射程方面考量，动力系统、空气动力学设计、燃料效率、制导系统精确度和载荷等都会产生影响。当下的空空导弹大多采用固体燃料发动机，适合近距空战，若要增加射程，就需要更高效的动力和更多的燃料。同时，远距离飞行对空气动力学性能要求极高，否则高速飞行时会消耗大量能量。
此外，环境因素也不容小觑。不同气象条件会对空空导弹性能产生显著影响。高温环境下，空气密度降低，会影响导弹发动机的推力输出，使导弹速度和射程受到一定削弱。低温环境中，燃料的流动性和燃烧效率可能受影响，导致发动机性能不稳定。
湿度也会对导弹造成影响。高湿度环境可能使导弹电子设备受潮，影响其正常工作，降低制导系统的准确性。雨天时，雨滴会对导弹飞行产生阻力，改变其飞行轨迹。
另外，地理环境同样影响空空导弹性能。在山区飞行，复杂地形会反射雷达波，干扰导弹制导系统，使其难以准确追踪目标。在海洋上空，海面的反射特性也会干扰导弹自导头，增加识别目标的难度。
最后，操作人员的素质和训练水平是影响空空导弹性能的关键因素。经验丰富、训练有素的飞行员能更好地把握发射时机，根据目标和环境变化及时调整战术，充分发挥空空导弹性能。反之，缺乏经验的操作人员可能因操作失误，使导弹无法发挥应有效能。