飞机是高度精密的技术产品，因此航空工业是多行业多部门的综合工业，涉及动力、材料和通信导航技术等方面。飞机性能的不断改进是多种技术不断革新的结果。
战后，飞机在动力方式上有重要改变，原先使用的活塞式发动机无法满足更高速飞行的要求，结果出现了以喷气式发动机为动力的喷气式飞机。
19世纪，飞机之所以没能真的飞上天，主要原因是当时的动力机——蒸汽机原则上不能满足飞行的需要。从莱特兄弟开始，飞机均采用活塞式汽油发动机，但活塞式汽油发动机有其固有的局限。首先，当需要进一步提高功率时，汽油机的体积和重量就不得不跟着提高，从而使功率-重量比无法进一步提高；其次，发动机最终需要通过螺旋桨把功率转化成飞机的推进力，但当飞机的速度接近或超过音速时，螺旋桨的效率将大大降低，而且容易出事故。对速度的进一步追求导致了涡轮喷气发动机的出现。涡轮喷气发动机将压缩后的空气放在燃烧室燃烧，燃烧后剧烈膨胀的气体朝尾部高速喷出，其巨大的反作用力直接成为飞机的推进力。这一过程与火箭的工作原理十分相似。唯一的差别是火箭自带燃料和氧化剂，而喷气发动机只带燃料，利用大气做氧化剂，因此它只能在大气层工作。1939年8月27日，德国首先成功试飞了世界上第一架喷气式飞机。1941年5月15日，英国人也成功试飞了自己的第一架喷气式飞机。1952年4月，美国波音公司成功研制了极具续航能力的B-52重型轰炸机，它曾经于1957年1月首次完成不着陆的环航飞行。
与发动机的改进相伴随的是飞机制造材料的改进。一战时期，多数飞机以木板为主要材料。当时的飞机速度低，重量轻，而木头便于加工，又很便宜，故能满足需要。随着速度越来越快，载重要求越来越高，木质材料逐步向金属材料转变。1906年，德国工程师维尔姆偶然发现铝合金硬度高，质量轻，而且塑性好，便于加工，于是生产了第一代铝合金——杜拉铝。1915年，德国的容克斯公司首次用全金属制造了一架飞机，速度是当时所有飞机之最。一战之后，全金属材料的飞机开始逐步占据主流。之后随着飞行速度进一步加快，新的耐热合金材料陆续出现，又耐热强度又高的钛合金成为发动机的主要材料。
早期的飞机没有导航装置，全靠飞行员肉眼认路。随着飞机的飞行速度越来越快、航程越来越远，靠肉眼难以保证飞机准确飞达目的地。地面无线电导航应运而生。1910年，飞机上首次出现了无线电通信装置。1932年，无线电罗盘开始投入使用。20世纪60年代，全球导航系统开通，并且使用卫星导航，提高了准确性和安全性。
二战之后，虽然新的世界大战一直没有打起来，但局部的小规模战争还是零星未停。况且，以美国和苏联为首的两大阵营之间的冷战持续不断。冷战时期的军备竞赛一点不比战时消停，导致飞机的技术一刻不停地改进，飞机的性能持续上升。后掠式机翼、喷气式发动机成为飞机的主流模式。超音速已不稀奇。火箭式推进器使飞机飞到大气层之外，成为太空飞机。飞机的最高时速可达数千千米，载重量最大可达600吨。
民用航空事业在战后有了很大发展，飞机已经成为最重要的交通工具。1930年，美国波音公司推出了历史上第一架真正现代意义上的客机——波音247型客机。它采用全金属材料、可收放起落架和单翼结构，时速248千米，航程776千米，可载客10人。飞机于1933年试飞成功，广泛用于世界各大民航公司。自那时以来，各大飞机制造公司处在巨大的商业竞争压力之下，基本上是持续地改进和更新机型。继波音247之后独领风骚的是美国道格拉斯公司的DC系列，其中DC-3型客机于1936年问世，使航空公司首次摆脱了客运亏损局面。20世纪50年代以来，喷气式客机问世，并逐步在客运业务中占据主导地位。1959年，波音公司利用自己先进的强续航技术推出的波音707喷气式客机越洋飞行成功，从此打破了道格拉斯公司对民用客机市场的垄断，开始了波音系列与DC系列喷气式客机的竞争年代。1994年，波音公司推出了波音系列中的最新成员波音777型远程客机，它的最大载客量可达400人，航程可达13000多千米。
人类飞上天空的历程，是一部牺牲的历程。航空技术的每一次推进，几乎都是以事故、空难和飞行员的牺牲为代价的。人类何以对飞离地面孜孜以求？创造和发明过风筝、松脂灯和竹蜻蜓的古代中国人，却从来没有把自己飞离大地的梦想付诸实践。古代和中世纪的欧洲人也没有过类似的尝试，尽管滑翔机并不要求使用特别高级的材料。飞离地面的心理要求，只是在近代科学诞生之后，在文艺复兴运动之后，才走向了现实的追求。这是人类胆敢攫取力量并展示自己力量的时代。飞行不仅意味着自由，也意味着力量。只要想一想现代战争基本上是空战，基本上是制空权的争夺，就完全明白“飞行就是力量”了。
1991年1月17日，以美国为首的多国部队开始对入侵科威特而拒不撤军的伊拉克进行军事打击，拉开了海湾战争的序幕。这场战争持续了42天，前38天全都是空袭。多国部队利用导弹和飞机对伊拉克的军事目标、后勤补给线、后方战略目标进行了24小时不间断的地毯式轰炸，完全摧毁了伊拉克的战斗力。最后4天的地面进攻，多国部队几乎不费吹灰之力就将伊拉克部队赶出了科威特，并且占据了伊拉克南部，迫使伊拉克无条件接受联合国决议。美国人击溃了伊拉克的50多万大军，俘虏了17万多人，自己只死了79人。多国部队动用了多达3900架飞机，机种包括战斗机、战斗轰炸机、攻击机、轰炸机、空中加油机、运输机、武装直升机、侦察机、预警机等。伊拉克的空军在头几天的空袭中完全丧失战斗力，多国部队一直掌握着制空权。伊拉克人在通信设备被摧毁后，完全陷入被动挨打的局面。海湾战争充分显示了现代战争主要是空战，是高技术之战，是综合国力之战，不是人海战役（因为人员伤亡很小）。它是不怎么流血的，但以消耗巨量的自然资源为代价。
