1903年12月17日，莱特兄弟的载人动力飞机首次试飞，获得历史性的成功。这次成功发生在兰利第二次失败的9天之后及距他失事160千米的地方。
莱特兄弟生长在一个并不富裕的牧师家庭。当他们在分别只有7岁和11岁时的一天晚上，父亲突然把他们叫到起居室里，神神秘秘地对他们说：“我有件奇怪的东西给你们看。”说着，就把捂着的两手张开，只见一件小玩艺儿飞了起来，直上天花板，飞了约1分钟，最后落到了地板上。
兄弟俩被这神奇的东西惊呆了。他们平时只见过小鸟、蝙蝠和一些昆虫能够在天上飞。他们怎么也没想到，这无生命的小东西也会自己飞起来。这小玩艺儿原来是一件简单的橡筋动力直升飞机模型。他们于是模仿着做了好几架类似的东西，都飞得很好。从此，制造飞行器的理想就成了兄弟俩共同的人生目标。
他们虽上了高中，但没能拿到毕业证书，只得以修理自行车为生。经济的困境并没有阻碍他们对飞机的追求。他们收集和研究了许多有关飞行的书籍杂志，对那个时代的各种飞行试验非常了解。利连塔尔的不幸遇难使他们意识到，飞行的关键问题是左右侧向的平衡。
解决问题的思索是枯燥乏味的，没有非凡的意志和惊人的毅力，实在难以支撑下去。莱特兄弟在不断地尝试各种可能的设计。终于有一天，哥哥莱特在为顾客拿自行车内胎时，无意中发现扁平的包装盒是扭曲的，便突然想到：利用扭曲机翼的办法来控制平衡。为验证这一想法，他试制了一架1.5米的盒式风筝来模拟飞机，通过几根细线来控制风筝的飞行姿态，结果十分令人满意。一架载人滑翔机的构思已经完整地浮现于他们的脑际。
为避免利连塔尔的损失，兄弟俩用一种放风筝的方式来做试验。经过调查，他们决定到北加利福尼亚的吉蒂霍克，那里一片沙漠，没有树木，风速平均在每小时24千米左右。这架简单的滑翔机重量只有24千克，总共才花了15美元。他们把绳子的一端固定在地上，另一端系到飞机头部，一个人趴在上面操纵，随风力加大，飞机果然像风筝一样飞了起来。第二天，他们又制造了一架机翼面积更大的新飞机，曾迎风滑翔了120米远。后来，他们又花15美元，制造了一架由汽油发动机带动的高宽各0.4米的风洞，测试各种形状的机翼在不同迎角和流速下的升力表。到1902年，他们制造出的滑翔机已能迎着每小时560千米的风，滑翔180米了。
时间推移到1903年，他们自己动手制造了一台重约77千克的汽油发动机，并根据风洞升力表设计了螺旋桨，制成了一架载人动力飞机，于12月17日开始了人类历史上第一次真正的载人动力飞行。
其实，这次飞行没有太多的惊人之处。它仅升空12秒，飞了近100米。即使在同一天的第四次试飞，也仅升空59秒，飞行256米，第五次试飞，因遇风把飞机都吹坏了。但是，试飞毕竟成功了。从这一天起，人类的航空事业就飞快地发展起来了。
航空事业的飞速发展莱特兄弟的试飞成功，标志着航空技术的重大突破，之后的发展便呈现群雄并起、势不可挡之势。总的来看，大致经历了由业余竞赛到军用，再到商用与军用并举这几个阶段。
实际上，莱特兄弟的成功并未引起美国人的足够兴趣，他们不得不到欧洲寻求发展。1908年，哥哥莱特在法国勒芒市一个赛马场驾驶他的“飞行者”3号进行了九次飞行表演，创造了一次留空2小时20分30秒及飞行高度110米的纪录，震动了欧洲。随后，他们又应邀到各国首都进行表演，受到各国首脑的接见。这激起了欧洲人发展航空事业的极大热情。而在此之前，1908年的1月，法国人亨利·法曼曾驾驶加布里埃尔·瓦赞制造的“瓦赞”号飞机，首次完成了1000米闭合航线飞行。1909年7月25日，法国人路易·布莱里奥首次驾机从法国加莱飞到英国的多佛尔，飞越了英吉利海峡，创造了航空史上的奇迹。到1920年7月，法国人为纪念莱特兄弟对欧洲航空事业的贡献，而在勒芒市中心建起一座10米高的纪念碑。
任何事物在刚刚发展的时候，都有许多不足之处，这就为广泛的探索提供了机会。几年时间里，各种奇形怪状的飞机陆续出现，加上各种频繁的航空竞赛，更给飞机的发展“火上加油”。
法国在1909年8月举办为期一周的国际航空竞赛盛会，38架飞机参赛，有87架次飞行距离在48千米以上。莱特兄弟的飞机在这时已显不出它的特色来了。而法曼的飞机则创造了又一个崭新的纪录：连续飞行3小时4分56秒，航行180千米。美国柯蒂斯的37千瓦双翼机每小时飞行76千米，在速度上获得冠军。而莱姆森的飞机升到1384米的高空。每个项目的优胜者都获得了4万美元的奖励。在这个时期，也出现了其他各种飞机，通过竞赛，又淘汰了不少。
当世界历史发展到1914年，第一次世界大战的爆发使得航空工业被纳入各国政府的发展规划之中，并使飞机迅速被用到战争中了。
起初，飞机多用于侦察和通讯，或顺便投下一些手榴弹或炸弹。数月后，机枪就被装到飞机上了，还出现了专门的轰炸机。战争极大地刺激了飞机技术的发展。德国在一战中就制造了3800架飞机，俄国4000架，英国49000架，法国51000架。美国虽参战较晚，也在3个月里制造了5000架更加精良的飞机。同时，飞机的各种性能已在迅速提高，飞机功率由战前的几十千瓦到战争中的265千瓦，飞行高度由1914年的2000米，提升到1918年的9000米，最高时速也已超过200千米。甚至还出现了大型飞机，如“旱雷”轰炸机的翼展达30米，机长20米，可载120千克重的炸弹30枚，最长可连续航行7小时。
第一次世界大战结束之后，航空工业又在商业化方向上飞速推进。曾几何时，一些退役的飞行员装扮成江湖艺人，利用廉价的处理战斗机，到处进行“空中杂技”表演，如在机翼上行走、做杂技动作，或从一架飞机跳上另一架飞机等等，确实吸引了不少人。而另一些有商业头脑的人，则利用退役的轰炸机，从事商业飞行。
1919年6月25日，哈维特兰驾驶着由轰炸机改装的客机，首次将四名乘客从伦敦送到法国，开始了定期航班飞行，这就是民用航空事业的开端。之后不久，法美之间的定期客运飞行开通。从1921年开始，伦敦和巴黎之间开通了航空邮政业务，这项事业很快在各国铺开。
在二三十年代，美国致力于发展大型客运飞机的制造技术。波音B247双发动客机于1933年2月投入飞行，可载着12名乘客，以240千米的时速飞行。当时最好的商用飞机是美国麦克唐纳·道格拉斯飞机公司生产的DC-3飞机，它有两台各880千瓦的发动机，载客30名，而在一次救灾活动中曾装载74人。这种飞机在第二次世界大战的亚洲战场上，以“飞越驼峰”而闻名于世。
第二次世界大战的爆发，又一次为飞机的发展提供了契机，其中，美国波音公司的B-29轰炸机还因于1945年8月6日在日本投放了第一颗原子弹而将其威名永载史册。这次，飞机不再朝着大发动机、大重量、大机翼的方向发展，而是产生了喷气式发动技术的新突破。
英国人弗兰克·惠特尔是涡轮喷气发动机的发明人。他在孩提时代就亲眼见过一战中的战斗机和轰炸机，1926年，成为英国皇家空军学院的飞行员。他学习刻苦，善于思考，在发现旧的活塞式发动机缺点的基础上，发现了喷气发动机的原理。1930年，他就此提出发明申请，却没有厂商尝试生产。直到1935年，一个银行家财团提供资金，惠特尔才得以设计出一台真正的喷气发动机。1937年4月12日，这台发动机运转起来。又到1938年3月，才得到空军部的订购合同（只要1台）。也许是战争的推动吧，1941年5月15日黄昏，英国空军中尉塞耶才在一片轰鸣声中，驾着英国的第一架喷气式飞机，冲上了天空。
但是，真正用于战争的喷气式战斗机是在法西斯德国制成的。虽然，奥海恩的喷气发动机比惠特尔晚五个月运转，但它至迟到1939年8月就被装到He178单翼机上，比英国提前升空了。
世界上第一架喷气式战斗机是德国飞机设计师恩斯特·亨克尔设计的He280。而大批量生产的喷气式战斗机是梅塞施米特设计的Me262，只因希特勒下令改成轰炸机，而未能发挥它的空战优势。同时，德国人还制造了多种规格的战斗机，比当时的英美等国都先进得多。
喷气式飞机的进一步发展，有赖于对一种叫做“音障”的飞行极限的突破，也就是要使飞行速度超过音速。1946年9月6日，英国飞行员哈维兰驾驶一架无尾单翼喷气飞机，从12000米高空向9000米俯冲，但就在突破音障的一刹那，轰的一声巨响，哈维兰便和飞机一起成为碎片。美国随后又为此损失了18名试飞员。直到1947年10月14日，24岁的耶格尔驾驶火箭动力的“贝尔X-I”研究机，在12800米的高空突破了音障。之后，他的速度曾达音速的1.6倍。
1953年12月12日，他驾驶的“贝尔”X-IA飞机，时速竟达2640千米。
在抗美援朝战争中，中国人民志愿军的喷气战斗机曾与美国的喷气式战斗机遭遇。我们使用的是前苏联的速度为音速1倍多的米格歼击机。20世纪60年代，好几个国家的战斗机已超过音速2倍。这期间，超音速喷气技术又被广泛应用于客运、货运等商业领域。
多姿多彩的特种飞机在航空史上，正统的飞机大都是典型的固定翼飞机。但人们为了不同的目的，还研制了一系列的特种飞机，显示出人类在飞行方面的高超智慧。
法国人亨利·法布尔将普通飞机稍加改装，发明了水上动力飞机，这是1910年的3月28日。
而在1907年，瓦赞就研制了水上滑翔机，并成功地使之从摩托艇上飞上塞纳河上空。同时，桑托斯·迪蒙也操纵他的水上飞机升空。此后，水上飞机便纷纷问世，如法曼的双浮筒水上飞机，柯蒂斯的重达56吨的巨型“Do-10”水上飞机，多内·勒韦克的船身式水上飞机等。
水上飞机发展到30年代后期，就逐渐被航空母舰技术所取代。
旋翼机的发明人是西班牙一位年轻的工程师胡安·德·拉·西埃瓦。他看到多次飞机失事，飞行员丧生，便决心解决这个问题。一天，西埃瓦看到两个枫树叶片飘落时，由于不断旋转而下降缓慢。他一下子就想到，如果飞机也有类似形状的旋翼，就可挽救飞机和飞行员。1923年，他制成一架“C-3”旋翼机，1925年曾在英国进行公开表演，大受欢迎。1928年，他的“C-8L”旋翼机时速已达177千米。不幸的是，他在1936年的一次普通航班中死于空难。
直升机的雏型产生于15世纪达·芬奇的画室内，这是一种高速旋转时因切割空气而起飞的飞行螺旋。第一架升空的直升机是法国人拉努瓦和比安弗尼设计的玩具直升机。1796年，乔治·考利爵士设计出一种直升机，却始终未能造出样机。到1863年，法国人蓬东·达梅库尔研制出第一架由蒸汽机驱动的铝结构直升机，但未能飞起来。1877年4月15日，意大利人恩利克·弗拉尼尼则使他的直升机第一次飞离地面，并在20秒内升到13米高度。1907年11月，法国人保尔·科尔尼的直升机，载着飞行员离开地面2米。1908年3月，它还持续飞行了20分钟。
但公认为“直升机之父”的却是路易·布雷盖，他和里歇教授一起在1907年制造了第一架旋翼直升机，这年9月29日，首次试飞成功。到1923年，直升机还只能在5米高度悬停10分钟，有的能够平飞736米远。使直升飞机有重大突破的是有前苏联血统的美国工程师伊戈·西科尔斯基。他研制的第一架单旋翼直升机“VS-300”可以悬空停留15分钟，而到1944年，这种飞机便被投入英国海军使用。1955年，法国“云雀”直升机利用燃汽涡轮发动机，可载四名乘客和一名飞行员。1966年6月，“云雀”Ⅲ型直升机运载七人，时速达210千米。此后，世界各国还制造了许多类型的直升机，真是五彩纷呈。
世界上最大的直升机是前苏联的米-12“信鸽”直升机，它重105吨，翼展67米，机身长37米。1969年8月6日，它载着40.2吨货物，升到2255米高空，创下了世界纪录。
还有一种垂直起落飞机。最早在第一次世界大战期间，美国的艾伯特·弗·扎姆就设计了五层弯曲机翼的飞机，但因动力不足，无法升空。30年代，杰拉德·赫里斯的工作也未达到预想目的。直到1954年6月，美国进行了第一次成功的垂直起落试验。1966年，英国工程师西德尼·卡姆爵士设计的“鹞”式垂直起落机试飞成功，随后便投入使用。从这以后，这种飞机的制造技术和性能就不断地提高起来。
为了解决许多城市机场的拥塞问题，美国波音公司还研制出一种巨型飞机，与今天常见的飞机有很大不同。它是借助先进的计算机辅助设计技术进行设计的，它五短身材的机身内含驾驶舱，像树桩一样从厚厚的机翼中探出头来，类似一个三层影剧院，可容纳600～800名乘客的客舱位于机身和机翼内。它使用铝锂合金制成，重量较轻，它的喷气式发动机功效更高，寿命更长。飞机上还大量采用微型传感器和致动器，并且由电脑将内外信息联通起来，集中到驾驶舱内由电脑控制的仪表上。这种飞机于1988年投入使用，它虽然体积大，但因重量轻，性能好，飞行速度比通常的飞机要快，飞得也高，噪音小，所用燃料也少，并能连续飞行14小时，也更加安全、便利。