Первая мировая война значительно ускорила дальнейшее развитие авиации. На полях сражений были подтверждены широкие возможности боевого применения самолетов. Вначале самолеты использовались только для разведки и корректирования артиллерийского огня, затем их стали применять для поражения наземных и воздушных целей. Появились истребители и бомбардировщики. В боевых действиях на море широко применялись летающие лодки Д. П. Григоровича М-5 и М-9 — лучшие гидросамолеты того времени. Наиболее известными иностранными самолетами начала Первой мировой войны были английский «Сопвич», французские «Фарман», «Вуазен» и «Ныопор», немецкий «Фоккер», скорости которых достигали 90—120 км/ч. Успешное применение авиации на фронтах определило ее значение как нового боевого средства. Воюющие страны за годы войны значительно расширили парк самолетов. Было налажено
производство авиационных двигателей и оборудования самолетов, созданы научно-исследовательские и испытательские учреждения. За годы Первой мировой войны значительно улучшились летные данные выпускаемых самолетов: скорость истребителей выросла до 200—220 км/ч, потолок увеличился с 2 до 7 км. В составе военной авиации произошло выделение родов авиации, специализирующихся на выполнении определенного круга задач. Появилась разведывательная, истребительная и бомбардировочная авиация. Появляются моторы в 200—300 л. с., самолеты с 4 моторами, на аэроплане ставится легкое орудие, вес одной бомбы доходит до 1400 кг. О грандиозности воздушных боевых действий во время мировой войны говорят следующие цифры: союзники (французы и англичане) считают, что они сбили или принудили спуститься более 9 тыс. аэропланов немцев. Сами же потеряли (сбитыми немцами) более 3 тыс. аэропланов. Немцы считают, что ими было сбито около 7500 неприятельских аэропланов (в это число входят и севшие в их расположении, которых союзники не считают в числе 3 тыс.). К концу Первой мировой войны в большинстве стран военная авиация приобрела организационную самостоятельность. Ее численность к ноябрю 1918 года превысила 11 тыс.
самолетов, в том числе: во Франции — 3321, в Германии — 2730, Великобритании —1758, Италии — 842, США — 740, Австро-Венгрии — 622, России (к февралю 1917 года) — 1039 самолетов.
После Первой мировой войны России пришлось преодолеть значительные трудности в создании авиации. В молодом Советском государстве в кратчайшие исторические сроки была создана авиационная промышленность. В марте 1918 года была организована «Летучая лаборатория» — первое советское научно-исследовательское учреждение по вопросам авиации. Для развертывания научно-исследовательской работы в декабре 1918-го был основан Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), ставший впоследствии крупнейшим центром авиационной науки. ЦАГИ возглавил Н. Е. Жуковский. По его инициативе в 1919 году подготовку кадров для авиации начал Московский авиационный техникум, преобразованный в 1920 году в Институт инженеров Красного воздушного флота им. Н. Е. Жуковского, а осенью 1922-го — в Академию воздушного флота им. проф. Н. Е. Жуковского. Для производства летных испытаний и научно-технических исследований в 1920 году был создан Опытный аэродром, реорганизованный впоследствии в Научно-испытательный институт. После смерти Жуковского ЦАГИ возглавил С. А. Чаплыгин. Вместе с ним важные исследования в области авиации вели Б. Н. Юрьев, В. П. Ветчинкин, К. А. Ушаков, Г. М. Мусинянц, Г. X. Сабинин, Б. С. Стечкин, А. Н. Туполев, А. А. Архангельский и др.
В 20-е годы XX века появились авиационные конструкторские бюро (КБ), которые возглавили А. Н. Туполев, Н. Н. Поликарпов и Д. П. Григорович. Среди первых самолетов были: спортивный моноплан Туполева АНТ-1 (построен в ЦАГИ, 1923), трехместный пассажирский самолет В. Л. Александрова и В. В. Калинина АК-1 «Латышский стрелок» (1924), первый в СССР цельнометаллический самолет Туполева АНТ-2 (1924). В 1923 году Поликарпов создал истребитель И-1, в 1924-м Григорович — истребитель И-2, в 1925-м Туполев — самолет-разведчик АНТ-3 (Р-3) и тяжелый бомбардировщик АНТ-4 (ТБ-1).
Скорость полета самолетов того времени не превышала 270 км/ч. На первых отечественных самолетах наши летчики совершили ряд дальних перелетов с промежуточными посадками: Москва—Пекин (1925) на самолетах Р-1, Р-2 Поликарпова и АК-1; Москва—Токио—Москва (1927) на самолете АНТ-3; Москва—Нью-Йорк (1929) на самолете АНТ-4 и др. Эти перелеты подтвердили высокие качества российских самолетов и мастерство летчиков.