Muitas culturas construíram veículos que viajavam pelo ar, desde os projetos mais antigos bem como pedras, aos mais sofisticados, como veículos flutuantes ou dispositivos aerodinâmicos como o pombo mecânico de Archytas na Grécia Antiga,1 2o bumerangue na Austrália, a lanterna de ar quente, e asas.
Esses projetos são os mais antigos exemplos de voo como a história de Ícaro, e recentemente, histórias mais credíveis de voos humanos de curta distância, incluindo um voo alado de Yuan Huangtou na China, e o voo de pára-quedas e um voo controlado de planador de Abbas Ibn Firnas (Firman armênio).
A era moderna da aviação começou o voo humano mais leve que o ar em 21 de Novembro de 1783, num balão de ar quenteprojetado pelos Irmãos Montgolfier.
A prática do balonismo foi limitada porque eles só poderiam viajar com ventos soprando para baixo. Foi imediatamente reconhecido como conduzível, ou dirigível,o balão foi necessário. Jean-Pierre Blanchard voou no primeiro dirigível movido com forças humanas em1784 e cruzou o Canal da Mancha em 1785. Projetos de dirigíveis posteriores incluíram propulsão movida por máquinas (Henri Giffard, 1852), quadros rígidos (David Schwarz, 1896) e melhora de velocidade e maneabilidade (Alberto Santos-Dumont, 1901).
Quanto à invenção de um aparelho mais pesado que o ar, há controvérsias sobre o verdadeiro inventor. Vários creditam os Irmãos Wright, que fizeram o primeiro voo em 17 de Dezembro de 1903, porém, na ausência de testemunhas credíveis e da mídia, e usando a ajuda de uma catapulta. Antes disso porém, em 9 de Outubro de1890, o engenheiro francês Clément Ader alegou ter percorrido 50 metros a uma altura de 20 centímetros em seu aparelho chamado "Eóle", com motor a vapor, mas seu voo também não teve testemunhas. Em 23 de Outubro de 1906, Alberto Santos-Dumont realizou o voo em um aparelho mais pesado que o ar, na presença de várias testemunhas e membros da mídia que registrassem o feito, bem como utilizando um veículo que voasse sem ajuda de equipamentos de solo (ou seja, por si mesmo). Segundo uma afirmação do ex-presidente estadunidense Bill Clinton quando veio ao Brasil, o verdadeiro "pai" da aviação é Santos-Dumont. Os irmãos Wright chamaram duas vezes jornalistas para presenciar seu feito, antes de Dumont realizar seu voo, porém, as duas vezes foram fracassadas.3 O primeiro voo confirmado na presença da mídia dos Wright foi realizado em 1908.
Aeronaves começaram a transportar passageiros e cargas quando os projetos aumentaram e ficaram mais confiáveis. Em contraste com pequenos balões, gigantes aeronaves fizeram transporte de passageiros e cargas percorrendo grandes distâncias. O melhor exemplo de aeronaves deste tipo foram fabricados pela companhia alemã de Zeppelins.
O mais bem sucedido Zeppelin foi o Graf Zeppelin. Voou sobre um milhão de milhas (1.600.000 km, aproximadamente) incluindo um voo de volta ao mundo em agosto de 1929. Todavia, o domínio dos Zeppelins sobre os aviões neste período, que teve uma faixa de poucas centenas de milhas, foi diminuindo, uma vez que o "design" dos aviões eram mais avançados. O dirigível Norge, foi a primeira aeronave a sobrevoar o pólo norte em 12 de maio de 1926. A "Idade do Ouro" dos dirigíveis acabou em 1937, quando o Hindenburgpegou fogo matando 36 pessoas. Apesar de tudo, houve iniciativas periódicas para retomar o uso deles.
Um grande progresso foi feito no campo da aviação nos anos 20 e 30, como o voo transatlântico de Charles Lindbergh, em 1927, e o voo transpacífico de Charles Kingsford Smith no ano seguinte (1928). Richard Byrd tornou-se o primeiro piloto a pousar com um avião na Antártica continental durante uma expedição realizada entre 1928-19304 (ver: aviação polar). Um dos mais bem sucedidos projetos daquele tempo foi o Douglas DC-3 que veio a ser a primeira aeronave de uso de uma companhia aérea, que foi rentável para o transporte de passageiros, começando assim, a era moderna de aeronaves de transporte de passageiros. Com o início da 2ª Guerra Mundial, muitas cidades construíram aeroportos, e houve muitos pilotos profissionais disponíveis. A guerra trouxe inúmeras inovações para a aviação, incluindo o primeiro jato e foguetes movidos a combustível líquido.
Depois da 2ª Guerra, especialmente na América do Norte, hove um boom na aviação geral, tal como milhares de pilotos que foram desligados do serviço militar e aeronaves mais baratas estavam disponíveis. Fabricantes como Cessna, Piper Aircraft e Beechcraftexpandiram a produção para fornecer aeronaves pequenas para um novo mercado de classe média.
A partir dos anos 1950, o desenvolvimento de jatos civis cresceu, começando com o de Havilland Comet, embora o primeiro jato de grande uso para transporte de passageiros foi o Boeing 707, porque era muito mais econômico do que os outros aviões da época. Na mesma época, a propulsão turboprop começaram a aparecer para aeronaves menores, fazendo ser possível servir rotas menores em um amplo leque de condições climáticas.
Yuri Gagarin foi o primeiro humano a viajar para o espaço em 12 de Abril de 1961, e Neil Armstrong foi o primeiro humano a pisar nalua em 21 de Julho de 1969.
Desde os anos 1960, motores mais eficientes feitos de células compostas e silenciosos, ficaram disponíveis, e o Concorde prestou serviço de transporte de passageiros supersônico durante uma faixa de tempo, porém, as mais novas e importantes inovações tiveram lugar na instrumentação e controle. A chegada de aparatos eletrônicos em estado sólido, o Global Positioning System, comunicações por satélite, e cada vez menores e mais poderosos computadores e o LED, mudaram significantemente os cockpits das grandesaeronaves e, cada vez mais, de pequenos aviões. Os pilotos podem navegar com muito mais precisão e ainda visualizar o terreno, obstruções, e outras aeronaves próximas num mapa ou através da visão sintética, mesmo à noite ou com baixa visibilidade.
Em 21 de Junho de 2004, a SpaceShipOne veio a ser a primeira aeronave privada financiada a fazer um voo no espaço, abrindo a possibilidade de mercado de aviação fora da atmosfera terrestre. Entretanto, protótipos voadores movidos a combustíveis alternativos, como oetanol, electricidade, ou ainda energia solar, estão ficando mais comuns. Talvez logo entrem no fluxo principal, pelo menos para aeronaves pequenas.