最原始的热气球也是在中国发展出来的，时间大概是2～3世纪，早期的用途主要也是在军事通信方面。在西方，1783年时孟戈菲耶（Montg-olfier）兄弟使用热气球进行第一次飞行，但这一原始方式很快就被氢气球超越。在早期的军事领域人们也曾有限地使用这些气球，已知的第一个例子是在1794年的弗勒吕斯（Fleurus）战役中，一个系在地面上的法军气球负责执行观测任务。
在美国内战期间（1861至1865年），联邦北军与邦联南军均曾使用气球，并曾在某些时刻执行了有效的战场观测任务。美国的第一个气球叫作联邦号（Union），计划作为军用，由北军在1861年8月投入战场。南军则有较大的问题，尤其是因为南方邦联的港口遭到封锁，因此南军无法取得制造气球所需的丝质布料，所以邦联就采用生产服装的丝质布料来制造气球，但那时甚至连用来灌入气球内部的气体也没有。双方都在1863年时放弃运用气球的计划。
世界上第一次重于空气的动力飞行，由美国莱特（Wright）兄弟在1903年12月达成，然而可控制并持续的飞行这一事实一直到1908年才开始被接受。
尽管创造实质军事飞行的重要进步是在20世纪的第一个十年里出现的，但军事飞行的实用性起源可在1910年至1914年9月第一次世界大战爆发这段时间内找到蛛丝马迹。
世界上第一次实弹轰炸试验，是在1911年1月7日美国加州的旧金山，由米隆·克瑞西（Myron S.Crissy）中尉和菲利普·帕马利（Philip O.Parmalee）驾驶一架莱特B型双翼机执行。1月18日，尤金·伊利驾驶一架寇蒂斯黄金飞机，降落在下锚于旧金山湾（San Francisco Bay）内的宾夕法尼亚号（Pennsylvania）巡洋舰舰尾特别建造的平台上。2月1日，格连·寇蒂斯于圣地亚哥（San Diego）在水面上进行了两次成功的飞行，在这过程当中单一大型浮筒机取代了早期测试中使用的三浮筒机。
1911年4月1日，英军正式成立军事航空的体制，组建了英国皇家工兵航空营，下辖两个连，分别为第1连（负责飞船、气球和风筝）和第2连（负责飞机）。7月1日，寇蒂斯在库克湖上成功操作并验证了A-1浮筒式水上飞机，这是为美国海军建造的第一架飞机。
1911年9月20日，意大利对土耳其宣战之后，便派出一支远征军至的黎波里塔尼亚（Tripolitania）。10月22日，卡罗·皮亚查（Carlo Pi-azza）上尉驾驶一架布莱里奥（Blériot）9型单翼机对的黎波里（Tripoli）和阿奇齐亚（Azizzia）间的土军阵地进行侦察──这趟飞行代表人类首次在战争中运用重于空气动力的飞行器。在北非作战过程中，两艘意军飞船在1912年3月10日对土军阵地进行了侦察，船员还扔下几枚手榴弹，但并未造成任何损害。
这年4月13日，英军着手编制英国皇家飞行兵团（Royal Flying Corps，RFC），一个月之后兵团正式成立，由航空营改组的陆军联队和海军航空队组成的海军联队成立。6月，德国海军成立了一个海军飞船分舰队（Naval Airship Division）。此外，美军于1912年6月2日首度展开飞机挂载机枪的试验，由托马斯·德·威特·米林（Thomas de Witt Milling）驾驶一架莱特B型机，而刘易斯（Lewis）轻机枪则由查尔斯·德·佛瑞斯特·钱德勒（Charles de Forest Chandler）来操作。
在第一次巴尔干战争时（First Balkan War，1912至1913年），保加利亚的航空兵在阿德里安堡（Adrianople）轰炸了土军阵地。这段时期中，保加利亚航空兵的塞米昂·佩卓夫（Simeon Petrov）上尉投下了首批航空炸弹，并且广泛运用轰炸方式进行作战，当中包括1912年11月7日进行的首次夜间轰炸。
