人要想飞上天空，必须依靠飞行器械。至今仍被孩子们喜爱的风筝，可能是人类最原始的飞行器械。实际上，风筝是利用流动空气产生的举力而上升的最简单装置，也是后来飞机机翼的原始模型。据说，有些风筝确实将人载上了天空。
气球是靠空气浮力升空的，也就是说，它的总比重要比空气小、比空气轻。能不能造出比空气重的飞行器械呢？人们从风筝中得到启发，开始了滑翔机的研制。18世纪末19世纪初的英国人乔治·凯利在这方面有开创性贡献，被誉为航空之父。他把人造飞行器械的功能分解成升举和推进两种，并确立了优先解决升举问题的研究思路。在这一思路指引下，他打破了长期以来模拟鸟类飞行的活动机翼方式，朝固定机翼方式的方向发展。他还做了大量的空气动力学实验，确定了升力与空气密度、机翼面积、运动速度等参数大致的定量关系。
继凯利的研究之后，英国陆续有飞行机械爱好者研究试制飞机，但进展不大。人们逐步意识到，由于动力不足，飞机速度很慢，因此需要很大的机翼面积来产生足够的举力。可是太大的机翼又要求机翼材料有足够的强度，而当时找不到高强度但又轻便的材料。为了弥补这一缺陷，那时候的飞机都是多翼的。整个19世纪下半叶，飞机的试制工作在艰难地前行。一个主要的原因是，科学界很少介入这种看起来过分妄想、不切实际的工作，而狂热的爱好者们大多科学知识不够，也没有注意与理论研究相结合。另一个原因是，当时的动力机——蒸汽机的马力-重量比太小，不能提供足够强大的动力。因此，在动力机械尚未准备好的条件下，只有滑翔机的研制才有可能取得较好的成果。
在滑翔机研制方面最重要的先锋人物是德国工程师李林塔尔。他同那个时代所有的飞机爱好者一样，先是模仿鸟的飞行，搞扑翼机，没有成功，但积累了关于鸟类飞行的经验数据。1889年，他出版了《论作为航空基础的鸟类飞行》一书，仔细地分析了鸟翼的形状和结构，给出了许多重要的数据。此后，他开始进行滑翔机的设计和试验，获得了巨大的成功。从1891年到1896年，李林塔尔先后制造了18种不同式样的滑翔机。利用这些滑翔机，他进行了多达2500次的滑翔飞行试验，取得了丰富的人工飞行经验数据和大量珍贵的飞行历史照片。1896年8月9日，他驾驶一架滑翔机在大风中失去了控制，不幸坠落，从15米高处摔了下来，第二天在医院死去。据说他留下的临终遗言是：“要想学会飞行，就要做出牺牲。”
在19世纪最后的10年里，李林塔尔成了世界知名的“空中飞人”。他多次成功地滑翔飞行，不仅鼓舞了飞行爱好者，也积累了丰富的经验和数据。虽然他本人依旧相信人必须模仿鸟类的飞行动作才能飞行，因此一直以设计扑翼机为目标，但他为设计扑翼机所做的滑翔机实验，为飞机的问世奠定了坚实的基础。在李林塔尔的影响下，世界各地于19世纪末掀起了一股飞行试验热，恰如18世纪末的气球热一样。但在飞行试验过程中，不断有英勇无畏的飞行家遇难。人类企图飞上天空的历史，是一部悲壮的历史，是一部灾难的历史。
现代意义上的第一架飞机是由美国人威尔伯·莱特和奥维尔·莱特兄弟俩制造的。莱特兄弟本来经营自行车生意，对机械制造技术十分在行。他们也是当时众多的飞行爱好者之一。从1896年开始，兄弟俩研究飞行技术，并立志制造出一架用引擎驱动的飞机。与其他飞行设计爱好者不同，他们一开始就非常重视理论指导，系统阅读了空气动力学方面的许多文献，充分吸取了航空先驱者们的经验和教训。为了读李林塔尔的著作，他们还顽强地学会了德文。在很短的时间内，他们就搞清楚了当时飞机研制所达到的水平和存在的主要问题。他们明白了英国人凯利已经发现的飞机三要素：升举、推进和控制。但可惜的是，100年过去了，这期间的众多飞行勇士都没有系统地看待这三者，以致方向走偏。莱特兄弟同时还认识到，对他们而言，平衡控制问题是比升举和推进更困难的问题，因为到了他们的时代，轻型动力装置（活塞式汽油发动机）和高强度的轻型材料都出现了，而他们精通机械制造，升举和推进方面的设计困难不大。
1899年，莱特兄弟通过对鸽子飞行的观察得出了第一个重要的发现，即鸟的横向平衡是通过翼尖沿一横向轴摆动而实现的，而纵向平衡则由翅膀的前后伸展来保证。这就是后来所谓的“翼尖翘曲”法。它首次突破了凯利所开创的固定机翼模式。1900年，他们试制了两架滑翔机。经过数次改进之后，1902年又制造了第3架滑翔机。这架滑翔机的稳定性大大增加，即使在每小时36千米的强风之中也能照常飞行，还能在操纵之下左右转弯。他们隐约感到，人类的航空时代就要来临了。
1903年，他们在第3架滑翔机的基础上加载动力机，造出了第一架动力飞行器“飞行者1号”。当年12月17日上午10时30分，奥维尔驾驶该机在北卡罗莱纳州的基蒂霍克海滩成功地进行了一次动力飞行。飞行距离为36米，在空中逗留了12秒。随后，又由哥哥威尔伯做了一次飞行，结果在59秒内飞行了260米。第一架飞机就这样诞生了。
莱特兄弟继续改进，于1904年和1905年分别造出了“飞行者2号”和“飞行者3号”。1905年10月5日，威尔伯驾驶“飞行者3号”持续飞行了38分钟，航程达39公里，也就是说，“飞行者3号”实际上已经具有实用效能。莱特兄弟确信，一个飞行器的时代已经来临。之后的几年，他们一面改进飞机性能，一面在世界各国做飞行表演，向人们显示人类自古以来的飞行梦想已经成真。
莱特兄弟成功试制飞机的消息一开始并没有引起很大的轰动，原因是公众尚未从不久前的失败中醒过来，还以为他们是骗子。但事实胜于雄辩。1908年，莱特兄弟在法国进行了他们在欧洲的首次飞行表演，一下子震动了法国和整个欧洲。欧洲的飞行爱好者纷纷惊呼：“我们被击败了！和莱特兄弟比我们简直什么都不是！”同年9月，奥维尔在首都华盛顿举行飞行表演，令华盛顿万人空巷。人们全都去看飞行表演了。
在莱特兄弟取得的成功的鼓舞下，欧洲飞行设计师们加快了研制和试验的脚步。1909年7月25日，法国人布雷里奥驾驶自行设计的“布雷里奥11号”飞机飞越了英吉利海峡。从法国海岸出发，他用36分钟飞行了42公里，最终到达英国。这是飞机的第一次国际航行，惊动了不少历史学家和军事战略家。
