VTOL significa despegue vertical y aterrizaje, refiriéndose a naves aéreas que pueden despegar y aterrizar verticalmente, sin el uso de una pista de aterrizaje. Pocos aviones son realmente VTOL. Los que existen son relativamente caros, pero invaluables para ciertas aplicaciones, como escapadas rápidas para equipos de Operaciones Especiales. El primer VTOL práctico fue el Hawker Siddeley Harrier, presentado en 1969. Fue uno de varios éxitos entre los numerosos esfuerzos fallidos para desarrollar embarcaciones VTOL que se persiguieron en los años 60.
La motivación detrás de la creación de un VTOL es producir una nave capaz de despegar verticalmente, como un helicóptero, al tiempo que conserva las características deseables de los aviones de ala fija, como las altas velocidades de crucero. De hecho, el Dassault Mirage IIIV francés equipado con VTOL alcanzó velocidades de Mach 1.32 durante las pruebas.
Las embarcaciones VTOL tienden a ser caras, difíciles de diseñar y, a veces, peligrosas. Por ejemplo, el V-22 Osprey, la embarcación VTOL elegida por el Cuerpo de Marines de los Estados Unidos, cuesta alrededor de $ 130 millones de dólares estadounidenses (USD). Tres se perdieron durante las pruebas, matando a todos a bordo en todos los casos. A partir de 2005, un estudio concluyó que el V-22 Osprey, cuyo programa de desarrollo costó $ 30 mil millones de dólares, ahora está lo suficientemente maduro como para servir como una nave confiable y segura para el ejército. El V-22 Osprey utiliza un diseño de rotor basculante, lo que le permite despegar como un helicóptero, pero inclina sus rotores hacia adelante durante el vuelo horizontal, convirtiéndolos en hélices.
Las primeras ideas para la embarcación VTOL involucraban el uso de conductos curvos para dirigir el empuje hacia el suelo, pero implementar esto es mucho más difícil de lo que parecía en ese momento. Un ejemplo es el Osprey V-22, que omite este enfoque y elige rotores.
Hay dos naves VTOL bastante famosas: el Harrier Jump Jet, y el Módulo Lunar Apolo utilizado por los astronautas para despegar de la Luna después de haber terminado su visita. «Harrier Jump Jet» se refiere a todas las embarcaciones de la familia Harrier, el primer ejemplo que apareció en 1969, con varias versiones modernas con rediseños completos. El Jump Jet es utilizado por los militares tanto en los Estados Unidos como en Gran Bretaña.
El Moller Skycar, un prototipo de volante cuyos constructores dicen que será el primer skycar asequible para las masas, utiliza VTOL. Sin embargo, a partir de este escrito, todavía no se ha volado horizontalmente con personas. Las reservas para Moller Skycars están disponibles por un costo de $ 500,000 USD.