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Entre 1890 y 1901 se realizaron numerosos experimentos con prototipos provistos de motor. El más importante fue el de Langley que en 1901 y 1903 probó e hizo volar sin piloto un aeroplano a un cuarto de escala de su tamaño real. Le llamó Aerodrome y fue la primera aeronave más pesada que el aire provista de un motor de gasolina que consiguió volar. El modelo a escala real se terminó en 1903 y realizó dos pruebas que acabaron en desgraciados accidentes. El aviador alemán Karl Jatho intentó en 1903, también sin éxito, volar un modelo motorizado de tamaño real.
Los logros conseguidos a lo largo del siglo XIX aportaron los fundamentos necesarios para el éxito de los hermanos Wright, pero los mayores avances se debieron a los esfuerzos de Chanute, Lilienthal y Langley a partir de 1885. En 1903 aún no se habÃan conseguido la estabilidad y el control necesarios para un vuelo prolongado, pero los conocimientos aerodinámicos y sobre todo el éxito de los motores de gasolina, que sustituyeron a los más pesados de vapor, permitirÃan que la aviación evolucionase con rapidez.
El dÃa 17 de diciembre de 1903, cerca de Kitty Hawk, en el estado de Carolina del Norte, los hermanos estadounidenses Wilbur y Orville Wright realizaron el primer vuelo pilotado de una aeronave más pesada que el aire propulsada por motor. El avión fue diseñado, construido y volado por ambos hermanos, quienes realizaron dos vuelos cada uno. El más largo fue el de Wilbur con 260 metros recorridos en 59 segundos. Al año siguiente continuaron mejorando el diseño del avión y su experiencia como pilotos a lo largo de 105 vuelos, algunos de más de 5 minutos. En 1905 llegaron a recorrer 38,9 kilómetros en 38 minutos y 3 segundos. Todos los vuelos se realizaron en campo abierto, regresando casi siempre cerca del punto de despegue.
Hasta 1906 nadie más consiguió volar en un avión. En ese año el húngaro residente en ParÃs, Trajan Vuia, realizó algunos saltos muy cortos y también lo consiguió Jacob Christian Ellehammer en Dinamarca. El primer vuelo oficialmente registrado en Europa lo hizo en Francia el brasileño Alberto Santos Dumont y su trayecto más largo lo logró el 12 de noviembre de 1906 cubriendo una distancia de 220 metros en 22,5 segundos. El aeroplano, registrado como 14-bis, habÃa sido diseñado por él y construido en la primera fábrica de aviones del mundo, la de los hermanos Voisin en ParÃs. Su forma era la de una gran cometa en forma de caja en la parte trasera y otra pequeña en la delantera, unidas por la estructura cubierta de tela. El motor era un Levavasseur Antoinette de 40 CV y estaba ubicado junto con la hélice en la parte posterior. El piloto iba de pie en una cesta situada delante del ala principal. En Europa nadie consiguió volar más de un minuto hasta finales de 1907, en que lo logró Henri Farman en un avión construido también por Voisin.
En contraste con Europa, los hermanos Wright conseguÃan en Estados Unidos superar sus marcas dÃa a dÃa. El 3 de septiembre de 1908, Orville Wright hizo una demostración con un modelo más veloz para el Cuerpo de Señales del Ejército en Fort Meyer, Virginia. El 9 de septiembre completó el primer vuelo mundial de más de una hora y también por primera vez se transportó un pasajero, el teniente Frank P. Lamh, durante 6 minutos y 24 segundos. Estas demostraciones se interrumpieron el 17 de septiembre a causa de un accidente en el que resultaron heridos Orville y su pasajero el teniente Thomas E. Selfridge, quien murió horas después a consecuencia de una conmoción cerebral. Fue la primera persona muerta en accidente de avión propulsado por motor. Entretanto Wilbur Wright, que habÃa ido a Francia en agosto, completó, el 31 de diciembre, un vuelo de 2 horas y 20 minutos demostrando un control total de su avión con suaves virajes, subidas y descensos a su entera voluntad. Recuperado de sus heridas y con la colaboración de Wilbur, Orville reanudó las demostraciones para el Cuerpo de Señales en julio de 1909 y cumplió sus requisitos a finales de mes. El aeroplano fue comprado el 2 de agosto y se convirtió en el primer avión militar operativo de la historia. Permaneció en servicio activo durante dos años y después fue retirado y trasladado a la Institución Smithsonian en la ciudad de Washington donde puede contemplarse todavÃa.
Una figura importante entre los diseñadores, fabricantes y pilotos estadounidenses fue Glenn Hammond Curtiss, de Hammondsport, Nueva York. En 1907 realizó en solitario un vuelo en el dirigible construido por Thomas Baldwin, propulsado por un motor de motocicleta de la fábrica de Curtiss que él mismo habÃa modificado. En mayo siguiente Curtiss voló, también en solitario, el aeroplano diseñado y fabricado por un grupo conocido como la Asociación de Experimentos Aéreos, organizada por Alexander Graham Bell. Curtiss era uno de sus cinco miembros. Con su tercer avión, el June Bug, el 4 de julio de 1908 Curtiss cubrió la distancia de 1.552 metros en 42,5 segundos y ganó el Trofeo CientÃfico Americano, primer premio estadounidense concedido al vuelo de un avión.
En Reims, Francia, el 28 de agosto del año siguiente, Curtiss ganó el primer torneo internacional de velocidad, al conseguir una marca de 75,6 km/h. El 29 de mayo de 1910 ganó también el premio New York World, dotado con 10.000 dólares, por realizar el trayecto desde Albany, en el estado de Nueva York, hasta la ciudad de Nueva York; y en agosto completó el trayecto desde Cleveland a Sandusky, Ohio, sobrevolando la costa del lago Erie. En enero de 1911 consiguió ser el primer americano en desarrollar y volar un hidroavión. En Europa lo habÃa conseguido el 28 de marzo de 1910 el francés Henri Fabre.
El pionero en cruzar el Canal de la Mancha fue el ingeniero y piloto francés Louis Blériot. El dÃa 25 de julio de 1909, durante 35,5 minutos recorrió 37 kilómetros, desde Calais, Francia, a Dover, Inglaterra, en un avión monoplano diseñado y fabricado por él mismo.
Durante los años posteriores a la I Guerra Mundial se realizaron grandes progresos tanto en el diseño de los aeroplanos como de los motores. Los aviones de dos alas con los motores y las hélices situadas en la parte posterior pronto fueron sustituidos por aviones con los motores situados en la parte delantera.
HabÃa muy pocos modelos de monoplanos, pero en cambio durante la guerra ambos contendientes fabricaron enormes biplanos con dos, tres y hasta cuatro motores que en Europa fueron al principio del tipo rotativo, aunque pronto se sustituyeron por los modelos radiales. En Gran Bretaña y Estados Unidos predominaron los motores refrigerados por agua.
El transporte aéreo de correo se aprobó oficialmente en Estados Unidos en el año 1911 y se realizó el primer vuelo el 23 de septiembre. El piloto, Earle Ovington, llevó la saca de correos en sus rodillas en un vuelo que tan sólo duró 5 minutos y recorrió los 8 kilómetros que hay entre el bulevar Nassau y Mineola, ambos en Long Island, Nueva York. Ovington lanzó la saca sobre Mineola, donde fue recogida y trasladada a la oficina de correos. El servicio duró sólo una semana.
En 1911 se completó el primer vuelo transcontinental en Estados Unidos, desde la ciudad de Nueva York hasta Long Beach en California. Lo consiguió el piloto estadounidense Calbraith P. Rodgers. Salió de Sheepshead Bay, en Brooklyn, Nueva York, el 17 de septiembre, al mando de un aeroplano Wright, y aterrizó en su destino el 10 de diciembre, 84 dÃas más tarde. El tiempo real de vuelo fue de 3 dÃas, 10 horas y 14 minutos.