古代欧洲人模仿鸟类翅膀制作的飞翼
1895年的航空器设计图
孔明灯
人类很早就有像鸟类一样在空中飞行的梦想，甚至包括古人用的石头和矛、到古希腊人阿尔希塔斯所制造的机械鸽、远至澳大利亚的飞去来器等。虽然在美洲土著千多年前的文物，和埃及文物及神庙浮雕中，分别发现飞机及直升机形像，而印度两大史诗“摩诃婆罗多”及“罗摩衍那”亦有大量的飞行记载，但这一切仍是未解之谜。中国古代也有人在文学著作中描述了飞天梦试图实现这种脱离大地束缚的梦想，中国发明的风筝和孔明灯。在西方，达·芬奇也曾设计过航空器。
在18世纪开始的工业革命后，1783年法国的孟格菲兄弟使用热气球，以及杰克斯查理（JacquesCharles）的氢气球成功升空后，标志着人类巨大的科技进步。重于空气的航空器飞行原理基本是由19世纪初的英国人凯莱爵士（SirGeorgeCayley）发现的。而19世纪的90年代，德国人奥托·李林塔尔是第一位研制和成功飞行滑翔机的人。1903年12月17日，美国莱特兄弟利用自行建造的飞机，实现人类第一次持续性的、有动力可操控的飞行，诞生了现代航空器。两次世界大战期间，战争不断激励着航空的发展，军用飞机的能力快速提升，使得战争彻底转变为立体纵深化的，而民用航空事业也伴随着发展起来。二战之后，随着喷气式飞机的诞生，使得飞机冲破音障，成为重大突破。而高性能的超音速军用飞机又进一步对现代军事产生重大影响。经济、安全和舒适的喷气式客机也成为航空运输的主力，也改变着现代交通运输行业。新型的材料技术和电子科技发展也使得航空器有了重大的革新。
其主要由以下几个时期：
飞机探索时期，20世纪以前：气球飞行成功；飞艇的兴盛与衰退；飞机的探索。
活塞发动机飞机，20世纪40年代前：有飞机首次试飞成功，最初的发展；第一次世界大战中飞机的使用；民用航空的建立；第二次世界大战中的军用飞机。
喷气飞机时代，20世纪40年代至今：有首架喷气式飞机诞生，突破音障；喷气军用飞机的成熟；喷气民用飞机的出现；其他航空器的发展；航空科技的革新。人类梦想的飞行方式是原地腾空而起，既能自由飞翔又能悬停于空中，并且随意实现定点着陆。例如阿拉伯人的飞毯，希腊神的战车，都是垂直起落飞行器。其中最有价值、最具代表性的是中国古代玩具竹蜻蜓和意大利人达·芬奇关于垂直起降航空器的画作。
李约瑟误以为中国晋朝葛洪所著的《抱朴子》有纪录类似竹蜻蜓最早的动力机械，但实际上文章说的是服丹修练成仙成功时，人可以飞行。
《简明不列颠百科全书》第9卷写道：“直升机是人类最早的飞行设想之一，多年来人们一直相信最早提出这一想法的是达·芬奇，但现在都知道，中国人比中世纪的欧洲人更早做出了直升机玩具。”这种玩具于14世纪传到欧洲。“英国航空之父”乔治·凯利（1773年－1857年）曾制造过几个竹蜻蜓，用钟表发条作为动力来驱动旋转，飞行高度曾达27米。
随着生产力的发展和人类文明的进步，直升机的发展史由幻想时期进入了探索时期。欧洲产业革命之后，机械工业迅速倔起，尤其是本世纪初汽车和轮船的发展，为飞行器准备了发动机和可供借鉴的螺旋桨。经过航空先驱者们勇敢而艰苦的创造和试验，1903年莱特兄弟（Wrightbrothers）制造的固定翼飞机飞行成功。在此期间，尽管在发展直升机方面，航空先驱们付出了相当的艰辛和努力，但由于直升机技术的复杂性和发动机性能不佳，它的成功飞行比飞机迟了30多年。
20世纪初为直升机发展的探索期，多种试验性机型相继问世。试验机方案的多样性表明了探索阶段的技术不成熟性。经过多年实践，这些方案中只有纵列式和共轴双旋翼式保留了下来，至今仍在应用。双桨横列式方案未在直升机家族中延续，但在倾转旋翼飞机中得到了继承和发展。
俄国人尤利耶夫另辟捷径，提出了利用尾桨来配平旋翼反扭矩的设计方案并于1912年制造出了试验机。这种单旋翼带尾桨式直升机成为至今最流行的形式。
经过20世纪初的努力探索，为直升机发展积累了可贵的经验并取得显著进展，有多架试验机实现了短暂的垂直升空和短距飞行，但离实用还有很大距离。
飞机工业的发展使航空发动机的性能迅速提高，为直升机的成功提供了重要条件。旋翼技术的第一次突破，归功于西班牙人Ciervao，他为了创造“不失速”的飞机以解决固定翼飞机的安全问题，采用自转旋翼代替机翼，发明了自转旋翼机。旋翼技术在自转旋翼机上的成功应用和发展，为直升机的诞生提供了另一个重要条件。
1907年8月，法国人保罗·科尔尼研制出一架全尺寸载人直升机，并在同年11月13日试飞成功。这架直升机被称为“人类第一架直升机”。1938年，年轻的德国人汉纳赖奇驾驶一架双旋翼直升机在柏林体育场进行了一次完美的飞行表演。这架直升机被直升机界认为是世界上第一种试飞成功的直升机。1936年，德国福克公司在对早期直升机进行多方面改进之后，公开展示了自己制造的FW-61直升机，1年后该机创造了多项世界纪录。
1939年春，美国的伊戈尔·伊万诺维奇·西科尔斯基完成了VS-300直升机的全部设计工作，同年夏天制造出一架原型机。这种单旋翼带尾桨直升机构型成为现在最常见的直升机构型。
20世纪40年代，美国沃特-西科斯基公司研制的一种2座轻型直升机R-4，它是世界上第一种投入批量生产的直升机，也是美国陆军航空兵、海军、海岸警卫队和英国空军、海军使用的第一种军用直升机。该机的公司编号为VS-316，VS-316A。美国陆军航空兵的编号为R-4，美国海军和海岸防卫队的编号为HNS-1，英国空军将其命名为“食蚜虻1”（Hoverfly1），英国海军将其命名为“牛虻”（Gadfly）。
到30年代末期，在法国、德国、美国和前苏联都有直升机试飞成功，并迅速改进达到了能够实用的程度。第二次世界大战的军事需要，加速了这一进程，促使直升机发展由探索期进入实用期，直升机开始投入生产线生产。到二战结束时，德国工厂已生产了30多架直升机，美国交付的R5、R6直升机已达400多架。
20世纪的后半期直升机进入航空实用期，直升机的应用领域不断扩展，数量迅速增加。滑翔机的出现要早于飞机，为飞机的成功研制提供了必要的技术储备。
1801年，英国的乔治·凯利爵士研究了风筝和鸟的飞行原理，于1809年试制了一架滑翔机。他记述说：滑翔机不断地把他带起，并把他带到几米外的地方。但在后来的试验中，这架滑翔机被撞毁了。1847年，已是76岁的凯利制作了一架大型滑翔机，两次把一名10岁的男孩子带上天空。一次是从山坡上滑下，一次是用绳索拖曳升空，飞行高度为2─3米。4年后，由人操纵的滑翔机第一次脱离拖曳装置飞行成功，飞行了约500米远。凯利对飞行原理、空气升力及机翼的角度、机身的形状、方向舵、升降舵、起落架等都进行了科学的研究和试验，他首次把飞行从冒险的尝试上升为科学的探索。
德国土木工程师利林塔尔所设计的滑翔机把无动力载人飞行试验推向高潮。从1871年起，他就热衷于研究和制造滑翔机，他利用所有余暇研究空气动力学、试制飞机和驾机试飞。他所著《鸟类飞行是航空的基础》一书被后来的飞行探索者奉为经典之作。他于1891年制作了第一架固定翼滑翔机，翼展为7米，用竹和藤作骨架，骨架上缝着布，人的头和肩可从两机翼间钻入，机上装有尾翼，全机重量约2公斤，很象展开双翼的蝙蝠。他把自己悬挂在机翼上，从15米高的山岗上跃起，用身体的移动来控制飞行，滑翔90米后安全降落。这是世界上第一架悬挂滑翔机。1891─1896年间，利林塔尔共制作了5种单翼滑翔机和2种双翼滑翔机，先后进行了2000多次飞行试验。1896年8月9日，他驾驶滑翔机在里诺韦山遭遇强风而坠落，次日去世。他留给后人的最后一句话是：“要想学会飞行，必须作出牺牲。”
受利林塔尔的影响，发明了现代飞机的莱特兄弟在建造其第一台动力飞机前，花了三年时间使用滑翔机来进行设计验证和飞行训练，积累的经验被反馈到后来成功试飞的飞行者一号上。
1914年德国人哈斯研制出第一架现代滑翔机，它不仅能水平滑翔，还能借助上升的暖气作爬高飞行，并且其操纵性能更加完善。从此，滑翔机进入了实用阶段。在第二次世界大战期间，滑翔机曾用来空降武装人员人员和运送物资。今天它主要用于体育航空运动。
