A középkorban sok vakmerő kísérletező csatolt szárnyszerű alkotmányt magára, azután leugrott egy toronyból vagy ez szikla tetejéről - de mind lezuhant, és közülük sokan halálra is zúzták magukat. A XV. századi Itália csodálatos művésze és gondolkodója, Leonardo da Vinci is megpróbálta megfejteni a repülés rejtélyét. Ő is hitt abban, hogy eltanulhatjuk a madarak fortélyait, de rájött, hogy az emberi kar túl gyenge ehhez, nem tud sokáig csapkodni a rákötött szárnnyal. Ezért szárnymozgató gépezeteket, ornithoptereket tervezett, melyeknek rajzait évszázadokkal később jegyzetei között találták meg. Leonardo sohasem próbálta meg megépíteni ezeket a gépezeteket, igaz, nem is tudott volna velük repülni, hiszen az ő korában még nem voltak megfelelően könnyű anyagok. Bár a madarak röptének minden titkát még ő sem tudta eltanulni, de a legelsők között volt, aki már tudományos alapon próbált repülő gépezeteket alkotni.
Repülés hőlégbalonnal:
A felemelkedéshez szükséges felhajtóerőt a hídeg és a meleg levegő közötti fajsúlykülönbség hozza létre. Az 1700-as évek közepén a franciaországi Annonay-ban működő papírgyáros család két sarja, a később csak Montgolfier-fivérekként ismert Josef és Etienne kísérletezni kezdtek, és először vízgőzzel próbálták magasba emeltetni hőlégballonjukat, de a kihűlő vízgőz kicsapódott és átnedvesítette a papírból készült ballont. Először üresen engedték fel léggömbjüket a magasba, később állatokat (egy juhot, egy kakast és egy kacsát) helyeztek a kosárba. Végül eldöntötték, hogy elvégzik az első emberes repülést. XIV. Lajos király rabokat akart a próbarepülésre felhasználni, de egy fiatal orvos, Pilâtre de Rozier (ő lett később az első ember, aki légibalesetben meghalt) és Francois d'Arlandes márki vállalta, hogy beszállnak a légballon gondolájába. Így, az első, embert is szállító hőlégballonos repülést ők hajtották végre 1783. október 19-én Párizs mellett. A hivatalos, több száz meghívott előtt végrehajtott repülésre 1783. november 21-én került sor. A repülés 25 percig tartott, ezalatt kb. 7,5 km-t sikerült megtenni.
Repülés léghajóval:
A felemelkedéshez szükséges felhajtóerő szintén a fajsúlykülönbségen alapul, viszont a léghajó esetében a levegőnél könnyebb hidrogén, későb hélium gázt használták zárt ballonban. A vízszintes mozgást a levegő áramlása (a szél) később pedig légcsavar biztosítja. Az 1. világháború elején a németek nagy eredményeket értek el a kormányozható léghajóikkal. Különösen kitűntek a Zeppelin-léghajók.A Zeppelin egy merev vázas, irányítható léghajó, melyet tervezőjéről és gyártójáról, a német Gróf Ferdinand von Zeppelinről neveztek el. Az első zeppelin léghajók a 20. század elején épültek, felhasználva az első irányítható léghajó konstrukcióját, melyet Schwarz Dávid úttörő munkája hozott létre. Zeppelin konstrukciójának átütő sikere révén a „zeppelin” az egész világon az irányítható merev szerkezetű léghajó neve lett.
A zeppelineket utasszállításra és katonai célokra is használták. A Deutsche Luftschiffahrts-AG (DELAG) volt az első vállalkozás a világon, mely kereskedelmi repülőjáratokat üzemelt még az I. világháború előtt. A háború kitörése után a német hadsereg széleskörűen használta a zeppelineket bombázóként és felderítőként.A német vereség átmenetileg megállította a léghajó-üzletet, de Zeppelin gróf halála után, az 1920-as években utódja, Hugo Eckener vezetésével a polgári célokra épült zeppelinek reneszánszukat élték. A csúcspont az 1930-as években volt, amikor az LZ 127 Graf Zeppelin és az LZ 129 Hindenburg rendszeres repüléseket hajtott végre Németország és Észak-Amerika, valamint Dél-Amerika között. 1937. május 6-án a hidrogénnel töltött LZ 129 Hindenburg léghajót – miután 72 utassal a fedélzetén átrepülte az óceánt – New Jersey-ben szörnyű katasztrófa érte: kigyulladt és elégett. A Zeppelin-léghajók használata ezt követően hosszú időre megszűnt.
A repülő alkalmatosságok mozgásához szükséges légcsavarok története:
A mai formában ismert – motorteljesítményhez és levegőáramláshoz optimalizált – légcsavar korai változata először a Wright fivéreknél jelent meg 1903-ban. Gépük a Kitty Hawk (1900-ban az észak-karolinai Kitty Hawk-ba költöztek – innen a név), fából faragott légcsavarral és egy bicikliműhelyben épített motorral szállt fel. A légcsavar hatékonysági mutatója 80%-os volt. Ők ismerték fel először, hogy a légcsavarlapát szárnyként viselkedik, és a saját profilja körüli áramlásnak számítható aerodinamikája van, illetve már ebben a korai stádiumban is végeztek szélcsatorna kísérleteket, ahol megfigyelhették a légcsavarok körüli áramlásokat. Ennek eredményeként még ma – száz évvel munkásságuk után – is ugyanazon elvek alapján számítják és alakítják ki a leghatékonyabb légcsavarformákat.
A siklórepülés:
A levegőnél nehezebb (nem a fajsúlykülönbségen alapuló) gépek repülését dinamikus repülésnek nevezzük. Ebben az esetben a felhajtóerő a szárnyon ébred. A madarak is ezt használják amikor szárnycsapások nélkül vitorláznak.
A levegőnél nehezebb repülés 1903-ig, a motoros repülés kezdetéig a siklórepülést jelentette. Az egyik legismertebb korai fejlesztő a német Otto Lilienthal volt. A siklórepülés mint sport az I. világháború után kezdett elterjedni Németországban, ahol a háború következményeként erősen korlátozták a motoros repülőgépek gyártását és fejlesztését. Így aztán az 1920-as években a németek egyre hatékonyabb vitorlázógépeket fejlesztettek ki, és lassan felfedezték a siklórepülésben kihasználható természeti erőket is. Azóta a sport a világ minden részén elterjedtté vált.
Az első motoros repülés:
A Wright fivérek alkották meg az első működőképes repülőgépet, a Wright Flyer-t. 1903-ban építették meg a Wright Flyert, amelyre később Flyer I-ként hivatkoztak. Ez a gép manapság Kitty Hawkként is ismert. A gépet faragott légcsavar és a Taylor által Daytonban, a bicikliműhelyben épített motor hajtotta. A légcsavar hatékonysági mutatója 80%-os volt. A motor sokkal jobb volt, mint a legtöbb akkoriban gyártott motor, elég könnyű és erős volt ahhoz, hogy repülőgépben használják. A motorban használt lánc – nem meglepő módon – egy biciklilánc volt. 1903. december 17-én emelkedtek először a levegőbe, mindketten kétszer. Az első repülés során Orville 39 métert repült 12 másodperc alatt, ezt egy híres fényképen is megörökítették. A nap negyedik repülése volt az egyetlen, amelyet valójában irányítani is tudtak, Wilbur 279 métert repült 59 másodperc alatt.