Se puede pensar en una máquina voladora como cualquier dispositivo destinado a volar. Se puede hacer una distinción entre máquinas voladoras accionadas mecánicamente, máquinas voladoras accionadas por humanos, máquinas voladoras más ligeras que el aire y planeadores. La idea de una máquina voladora que pudiera transportar a una persona probablemente ha cautivado a la humanidad durante muchos miles de años, y hay ejemplos de tales dispositivos en el mito y la práctica que abarcan dos milenios.
Quizás el relato temprano más conocido de una máquina voladora se puede ver en el mito griego de Ícaro y Dédalo. Con grandes alas unidas a sus brazos, la pareja pudo volar por encima del firmamento, aleteando y deslizándose como pájaros, hasta que, por supuesto, Ícaro pasó demasiado cerca del sol y la cera que unía sus alas se derritió. Tales mitos existen en muchas culturas diferentes, que se remontan a más de dos mil años.
En China, el primer registro de un vuelo humano fue a mediados del siglo VI. Esta máquina voladora consistía en una cometa, muy conocida en China en ese momento, con un espacio para un pasajero. Estas cometas tripuladas se mencionan muchas veces en la historia de China, a menudo como un método para espiar a los enemigos en tiempos de guerra. En el siglo XIII, Marco Polo informó haber visto estas cometas tripuladas durante sus viajes por China.
Los ornitópteros son máquinas voladoras que vuelan imitando el batir de alas de un pájaro. Las alas de Dédalo son un ejemplo temprano de ornitóptero. En el siglo XV, Leonardo da Vinci también elaboró planos para un ornitóptero, utilizando un sistema de poleas y engranajes para batir dos alas enormes y dirigir. A principios del siglo XVIII, Emanuel Swedenborg ideó su propio diseño de ornitóptero, publicado como Machine to Fly in the Air. Aunque Swedenborg se dio cuenta de que su diseño en realidad no sería capaz de volar, sintió que era importante comenzar a investigar lo que creía que eventualmente sería posible: elevar al hombre al reino de las aves.
A fines del siglo XIX, había varios diseños de ornitópteros en funcionamiento, aunque ninguno voló durante períodos de tiempo prolongados. Algunos funcionaban con pólvora, otros con vapor y más tarde con el motor de combustión interna. Al final, el mundo se fue con la máquina voladora de ala fija sobre los ornitópteros parecidos a pájaros, y el desarrollo cesó más o menos. Sigue habiendo un grupo devoto de entusiastas que continúan trabajando en máquinas voladoras de alas móviles, e incluso ha habido ornitópteros propulsados por humanos relativamente exitosos en los últimos años.
Los planeadores son otra máquina voladora simple, que ha tenido bastante éxito a lo largo de la historia. En el siglo IX, Abbas Ibn Firnas realizó el primer salto en paracaídas con éxito, utilizando un ala artificial. Veinticinco años después, construyó un planeador y, según todos los informes, su primer vuelo fue en gran medida un éxito, aunque sufrió lesiones. A principios del siglo XI, un monje inglés llamado Eilmer de Malmesbury, replicó las míticas alas de Dédalo y voló más de 9 pies (11 m), antes de estrellarse y lesionarse. En el siglo XVII en Turquía, se dice que Ahmet Celebi hizo un exitoso planeo usando alas artificiales, sobrevolando el Bósforo (o Estrecho de Estambul).
Se dice que el hermano de Ahmnet Celebi, Lagari Hasan Celebi, creó un tipo diferente de máquina voladora. A Hasan a menudo se le atribuye la creación de la primera máquina voladora de propulsión artificial, utilizando una parte superior llena de pólvora para impulsarse en el aire, esencialmente atándose a un cohete y lanzándolo. Con alas unidas a sus brazos, se dice que se deslizó para un aterrizaje más suave.
Las máquinas voladoras más ligeras que el aire comenzaron a aparecer a finales del siglo XVIII. El primer viaje exitoso en globo aerostático ocurrió en 18, y pronto siguieron muchos. Sobre la base del éxito del globo aerostático, los dirigibles surgieron como la forma dominante de máquina voladora a mediados de la década de 1783. Los dirigibles siguieron siendo muy populares hasta el accidente de Hindenburg y otros desastres notables, momento en el que se eliminaron gradualmente en favor de los aviones de ala fija.
En el mundo moderno, las máquinas voladoras incluyen aviones de ala fija, como los aviones comerciales utilizados como la forma más popular de transporte de larga distancia, aviones de ala giratoria, como helicópteros, y cohetes como el transbordador espacial. Los globos aerostáticos también siguen siendo populares en contextos limitados, al igual que los planeadores grandes, los parapentes personales y los dirigibles.