Es gibt eine Vielzahl von Arten der Luftbewegung im Tierreich, einschließlich Fallschirmspringen, Gleiten, Fliegen und Segelfliegen, die alle unterschiedliche Anpassungen erfordern. Viele Mikroorganismen können „fliegen“, weil die Physik der Erdatmosphäre es einigen winzigen Partikeln erlaubt, ohne Auftrieb in der Luft zu bleiben.
Wahre fliegende Tiere haben sich in der Geschichte des Lebens auf der Erde viermal unabhängig entwickelt: bei Insekten (Frühkarbon, vor 350 Millionen Jahren, Ordnung Protodonata), Flugsaurier (Spättrias, vor 228 Millionen Jahren), Vögeln (Spätjura, vor 155 Millionen Jahren vor, Archaeopteryx) und Fledermäusen (frühes Paläozän, vor 55 Millionen Jahren, Onychonycteris). Die Lücke zwischen der Evolution fliegender Tiere betrug also 122 Millionen, 73 Millionen bzw. 100 Millionen Jahre, im Durchschnitt etwa alle 100 Millionen Jahre.
Der Insektenflug hat sich möglicherweise vor viel längerer Zeit entwickelt, in der Devon-Zeit. Das früheste Insektenfossil, Rhyniognatha hirsti, das auf ein Alter von 396 bis 407 Millionen Jahren geschätzt wird, hatte dikondylische Mandibeln, ein Merkmal, das mit fliegenden Insekten in Verbindung gebracht wird. Daher kann dieses Insekt Flügel gehabt haben oder sich aus denen entwickelt haben, die dies taten. Zu dieser Zeit waren Insekten die einzigen nicht-mikroskopischen Landtiere und hatten ein vollständiges Ökosystem, in das sie sich diversifizieren konnten.
Fliegende Tiere entwickeln sich schrittweise aus gleitenden Tieren. Segelfliegen hat viel mehr unabhängig als das Fliegen und umfasst so unterschiedliche Tiere wie fliegende Eichhörnchen, fliegende Frösche, Draco-Eidechsen und verschiedene kleine Säugetiere. Damit sich ein fliegendes Tier erfolgreich entwickeln kann, muss es sein Gewicht minimieren, Flügel entwickeln und die Muskeln, um sie zu benutzen. Fliegen kann eine sehr nützliche Anpassung sein, da es den Tieren ermöglicht, weit mehr Boden zu bedecken und nicht fliegenden Raubtieren leicht auszuweichen. Nach Insekten fliegende Tiere haben sich in erster Linie entwickelt, um die riesige Anzahl fliegender Insekten als weitgehend ungenutzte Nahrungsquelle zu nutzen.
Fliegende Tiere sind sehr groß, von der winzigen 0.139-mm-Fee, einer Wespe, bis zum massiven ausgestorbenen Flugsaurier Quetzalcoatlus mit einer Flügelspannweite von 10-11 Metern (33-36 ft), etwa dreimal länger als ein typisches Automobil. Bis vor kurzem war das größte bekannte Flugtier Pteranodon, ein Flugsaurier mit einer Flügelspannweite von bis zu 7.5 m (24.6 ft). Es wurde angenommen, dass Pteranodon ungefähr so groß ist, wie es die Biomechanik des Fluges zulässt, aber diese Barriere wurde von Quetzalcoatlus zertrümmert. In fossilen Schichten mag es noch größere fliegende Tiere geben, obwohl man es sich zugegebenermaßen kaum vorstellen kann.