Xem bài chính: Lịch sử hàng không

Nhiều nền văn hóa đã tạo ra được những dụng cụ có thể bay trong không khí, từ những vật đầu tiên được ném đi bằng sức lực như hòn đá, cái mác, tới những dụng cụ tinh vi phức tạp về hình dáng khí động học như boomerang của thổ dân Australia, đèn trời Khổng Minh bay bằng khí nóng, hoặc diều. Có những truyền thuyết cổ xưa nói về các chuyến bay của con người như câu chuyện về Icarus, và sau đó, là các câu chuyện đáng tin hơn về chuyến bay ở một khoảng cách ngắn trên một chiếc diều của Yuan Huangtou ở Trung Quốc,[1] Armen Firman với một cuộc nhảy dù, và chuyến bay bằng tàu lượn của Abbas Ibn Firnas.

Kỷ nguyên hàng không hiện đại bắt đầu khi người đầu tiên đã bay lên không trung bằng một khí cầu khí nóng vào ngày 21 tháng 11 1783, do anh em nhà Montgolfier thiết kế, kể từ đó các chuyến bay bằng khí cầu ngày càng tăng kể cả về số lượng chuyến bay và khoảng cách bay trong suốt thế kỷ 19, và vẫn tiếp tục cho đến hiện tại.

Thực tế những khí cầu bị hạn chế bởi thực tế chúng chỉ có thể di chuyển theo hướng gió thổi. Điều đó đã thúc đẩy con người chế tạo ra khí cầu có thể điều khiển hoặc lái được, khí cầu đã được cải tiến. Dù với vài khí cầu điều khiển, hoặc còn có thể gọi là khí cầu có thể lái được, đã được chế tạo trong những năm 1880, nhưng người ta đã thành lập những tuyến đường bay vận chuyển hành khách đến các địa điểm định sẵn bằng các khí cầu điều khiển, mà người đi tiên phong đầu tiên trong lĩnh vực khí cầu điều khiển là một người Brazil, ông Alberto Santos-Dumont. Santos-Dumont đã tạo niên hiệu quả khi két hợp một khí cầu hình thoi dài với một động cơ đốt trong. Vào ngày 19 tháng 10 1901 ông trở nên nổi tiếng trên thế giới khi bay trên chiếc khí cầu của ông có tên là "Number 6" đến Paris để giành chiến thắng trong cuộc đua Deutsch de la Meurthe. Santos-Dumont đã thành công với những khí cầu, điều đó đã chứng minh rằng chuyến bay có kiểm soát và ổn định là có thể thực hiện được.

Vào ngày 17 tháng 12, 1903, Anh em nhà Wright đã bay thành công trên một chiếc máy bay tự thiết kế chế tạo có gắn động cơ, dù chiếc máy bay chỉ bay được quãng đường ngắn do gặp vấn đề về điều khiển. Sự chấp nhận phổ biến của cánh phụ máy bay làm cho máy bay dễ dàng điều khiển, và chỉ một thập niên sau đó, vào đầu Chiến tranh thế giới thứ nhất, máy bay trang bị động cơ đã trở nên thiết thực trong vài trò máy bay trinh sát, chỉ điểm pháo binh, và đôi khi là tấn công vào các cứ điểm tại mặt đất. Trong giai đoàn, những khí cầu điều khiển được sử dụng nhiều nhất với nhiều mục đích.

Khí cầu bắt đầu chuyên chở người và hàng hóa khi các thiết kế lớn phát triển và đáng tin cậy hơn. Trái ngược với những khí cầu điều khiển mềm, những khí cầu điều khiển cứng khổng lồ trở thành những khí cầu bay đầu tiên vận chuyển hành khách và hàng hóa trên những quãng đường dài. Khí cầu bay tốt nhất vào thời kỳ này được chế tạo bởi công ty của Đức, hãng Zeppelin.

Khí cầu Zeppelin thành công nhất là chiếc Graf Zeppelin. Nó bay qua quãng đường dài hơn 1 triệu dặm, bao gồm một lần bay vòng quanh thế giới vào năm 1929. Tuy nhiên, thời kỳ thống trị của khí cầu Zeppelin đã chấm dứt khi những chiếc máy bay được sử dụng rộng rãi hơn. "Thời đại hoàng kim" của những khí cầu kết thúc vào ngày 6 tháng 6 1937 khi chiếc khí cầu Hindenburg cháy giết chết 36 người. Mặc dù liên tục có những sáng kiến để làm sống lại việc sử dụng khinh khí cầu rỗng rãi, những nó không được chấp thuận và kể từ đó khí cầu chỉ được ứng dụng trong những lĩnh vực nhỏ lẻ.

Sự tiến bộ lớn của khoa học công nghệ đã mở rộng sự phát triển của lĩnh vực hàng không trong suốt những năm 1920-1930, như chuyến bay xuyên Đại Tây Dương của Charles Lindbergh vào năm 1927. Một trong số những thiết kế máy bay thành công nhất của thời kỳ giữa 2 cuộc đại chiến là Douglas DC-3, nó đã trở thành máy bay dân dụng loại lớn đầu tiên mang lại lợi nhuận chỉ bằng hình thức vận chuyển hành khách. Do sự bùng nổ của Chiến tranh thế giới II, nhiều thành phố và đô thị lớn đã xây dựng các sân bay, và có nhiều phi công đủ trình độ đã gia nhập quân đội để lái máy bay chiến đấu. Chiến tranh đã mang đến nhiều sự cách tân cho hàng không, bao gồm những máy bay phản lực đầu tiên và tên lửa nhiên liệu lỏng.

Sau chiến tranh thế giới II, đặc biệt ở Bắc Mỹ, có một sự bùng nổ trong hàng không thông thường, cả tư nhân lẫn thương mại, khi hàng nghìn phi công được giải ngũ và nhiều máy bay vận tải, huấn luyện của quân đội dư thừa không được sử dụng đến nên chúng đã được bán đi và không đắt lắm. Các hãng chế tạo máy bay như Cessna, Piper, và Beechcraft mở rộng sản xuất để cung cấp máy bay hạng nhẹ cho thị trường giai cấp tiểu tư sản mới.

Vào thập niên 1950, việc phát triển máy bay phản lực dân dụng dần dần trở nên lớn mạnh, bắt đầu với de Havilland Comet, dù máy bay phản lực đầu tiên được sử dụng rộng rãi là Boeing 707. Cùng lúc này, người ta đẩy mạnh việc nghiên cứu phát triển động cơ tuốc bin khí, bắt đầu xuất hiện máy bay giá rẻ, làm cho khả năng phục vụ trong những quãng đường nhỏ tốt hơn, và chúng có thể bay trong mọi điều kiện thời tiết.

Yuri Gagarin là người đầu tiên bay vào vũ trụ ngày 12 tháng 4 1961, trong khi Neil Armstrong là người đầu tiên đặt chân lên mặt trăng ngày 21 tháng 6 1969.

Từ thập niên 1960, vật liệu composite đã được ứng dụng để làm thân máy bay giúp chúng hoạt động hiệu quả hơn, những động cơ hiệu suất cao trở nên thông dụng và sẵn có, nhưng những sáng kiến quan trong nhất đã diễn ra trong lĩnh vực trang bị máy móc và điều khiển máy bay. Như tụ điện thể rắn, hệ thống định vị toàn cầu, vệ tinh viễn thông, một thiết bị rất nhỏ nhưng có sức mạnh rất lớn là máy tính và màn hình Luxeon; chúng đã thay đổi đáng kể buồng lái trên máy bay dân dụng và máy bay quân sự. Phi công có thể định hướng chính xác hơn và có tầm nhìn địa hình, vật cản và mọi thứ khác gần máy bay trên một bản đồ số hóa hoặc tầm nhìn ảo, dù trong ban đêm hay tầm nhìn thấp.

Vào ngày 21 tháng 6 2004, SpaceShipOne trở thành máy bay tư nhân đầu tiên thực hiện chuyến bay ra ngoài không gian, mở ra triển vọng về thị trường hàng không ngoài không gian.