直升机的机体上方安有一副成几副类似于大直径螺旋桨的旋翼，动力装置驱动旋翼旋转产生升力使直升机升空。操纵旋翼倾斜又可产生向前、后或左、右的水平分力，使直升机既能垂直上升下降、空中悬停，又能向前后左右任一方向飞行，飞机是靠机翼产生的升力而飞行的飞行器；但直升机不靠机翼而靠旋翼产生升力，所以它不是飞机，“直升飞机”
的提法是一种错误。直升机可在狭小场地上垂直起飞或降落而无需跑道。
中国公元前就广泛流传的玩具竹蜻蜓是直升机旋翼的起源。直到2000多年后的18世纪，竹蜻蜓传入欧美，启发了欧美人利用旋翼的升力使航空器升空的设想。
1754年，俄国的M·B·罗蒙诺索夫首次进行了直升机旋翼模型的试验。此后，英法等的科学家也进行多次直升机的研制试验。1877年5月14日，意大利工程师福拉尼尼研制的直升机模型首次实现飞离地面，升到13米高度，滞空时间达20秒。福拉尼尼的模型内装有一台自制的蒸汽发动机，尽管它不到4公斤重，但与它所产生的动力相比还是太重了。这时期的主要问题是缺少重量轻、马力大的发动机。直到1903年第一架飞机诞生后，有了较轻的发动机，直升机的正式研制工作才得以开始。
1907年11月13日，法国机械师保罗·科尔尼的直升机完成了历史上首次载人飞离地面（约03米）。这架直升机有两副直径6米的旋翼，一前一后地安装在承力支架上，每副旋翼有2萍桨叶，动力装置为一台24马力汽油发动机。
在科尔尼同时及之后，法、美等国也有多人研制和试验直升机。但由于平衡和操纵问题难以解决，大都未能升空，只有少数离地几米，留空几秒钟。直到1923年西班牙人卜西尔瓦发明铰接式旋翼，才为直升机的成功开辟了道路。
1936年，德同的H·福克成功地试飞了第一架得到承认的载人直升机FW61，这也是第一架真正可操纵的直升机。
它有横列安装的两副旋翼，曾创下续航1小时20分、飞行高度3400米，时速12公里的纪录。
尽管FW61获得巨大成功，但现代直升机在外形、结构和原理上都是从叶戈尔·西科尔斯基的发明发展而来的。西科尔斯基是移居美国的俄国人，他设计的VS-300型直升机于1939年11月首次试飞。VS-300与FW61最大不同在于前者装有一副水平主旋翼和一副装在机尾垂直旋转的小翼，小翼产生可抵消主旋翼转动时机身反向旋转的反作用力矩。
而这正是今天大多数直升机所具有的特点。在后来的试验中，为了改善操纵性，VS-300曾左右又安装了两副水平旋翼。此后，西科尔斯基在VS-300的基础上设计了R-4型直升机，这是第一种投入实际使用的直升机，生产了数百架，在第二次世界大战及战后得到了广泛使用。因此人们将西种尔基称为“现代直升机之父”。