1914年7月28日第一次世界大戰爆發時，一些國家雖有幾百架飛機，但都沒有空軍編製。這時使用的木結構飛機速度很慢，光禿禿的也沒有武器。當時飛行的世界紀錄是：時速204千米，距離1021千米，高度6120米。一般飛機的性能跟這些指標還差得很遠。盡管如此，由於戰爭的需要，使飛機很快轉人軍事用途。
偵察機首立戰功
軍事指揮官發現，利用飛機進行空中偵察，其優越性是顯而易見的。不管地麵戰鬥多麼激烈，從空中越過戰線卻相當安全。偵察機可以報告敵軍陣地位置、軍隊增援和後勤運輸情況。不久，飛機上安裝的無線電報代替了向地麵投擲書麵情報，空中攝影代替了肉眼觀察，偵察機的重要性變得更為突出了。
戰鬥機空中格鬥
飛機很快向進攻性和防禦性武器過渡。據說，在1911年墨西哥內戰和德意誌戰爭中，已有過飛行員在空中用手槍相互射擊的事例，這不過是空戰的序幕。在第一次世界大戰中，空戰才正式登場。首先是雙座飛機上由後座的偵察員使用精確的步槍射擊，緊接著架設了機槍。但這些武器隻能向後麵和側麵射擊，不能正麵交火，限製了火力的發揮。法國飛機設計家蘇納爾最先在單座機上裝了一挺向前發射的機槍。為了防止彈頭擊穿自己飛機的螺旋槳，就在槳葉的背麵包上一層防彈鋼板。不久，這種戰鬥機就擊落3架德國飛機。
一次偶然的機會，這種新式武器落到德國人的手裏，秘密暴露了，德國軍事當局命令仿製。但是，在德國福克飛機公司工作的林格別爾和魯克提出一個更好的方案，即用一種斷續齒輪控製機槍的擊發時間，使機槍的彈頭正好從旋轉的螺旋槳空隙中穿過，這種協調裝置大大提高了戰鬥機的攻擊能力。最初，戰鬥機之間的空戰都是在近距離進行的，幾架飛機在空中攪成一團，幾乎機翼擦著機翼，類似於徒手格鬥。這主要是因為武器射程不足和威力小的關係。另外，隨著戰爭的發展，各交戰國的戰鬥機都由單翼飛機變成雙翼飛機，甚至出現了三翼機。因為雙翼機的操縱性更好些，飛行員可以用各種機動雛在戰鬥中取勝。
轟炸機成為中堅
航空史上的第一次轟炸也是發生在1911—1912年的德意誌戰爭中。一架意大利飛機的飛行員用手投下一枚6千克的炮彈，嚇退了土耳其的騎兵。1914年8月3日，德國對法國宣戰的當天，先用1架飛機空襲了法國的呂內維爾城，於是各國紛紛在雙座飛機的機翼下安裝炸彈架，裝載數枚小型炸彈，出現了專門的轟炸機。8月14日，英、法轟炸了德國的梅斯市。11月21日，3架英國的“阿芙羅”飛機轟炸了齊柏林飛艇庫。這一次每架飛機攜帶4枚20磅重的小炸彈。作為回敬，12月19日德國飛機在英國投下了第一批炸彈。飛行轟炸，是第一次世界大戰中空軍作戰的主要方式，雙方頻繁地轟炸城市、軍火庫、火車站和鐵路樞紐，以破壞對方的運輸供應和造成心理上的影響。在大戰初期，轟炸機大多是單架或幾架分散活動，從1916年起，開始集中使用。
1918年10月，英法一次就出動了200架轟炸機，在150架戰鬥機的掩護下突襲德軍的集結點，投彈20餘噸。俄國在1914年10月最先製造出重轟炸機“依裏雅莫洛麥茨”號，它裝有4台140馬力的發動機，時速為135千米，飛行高度4000米，載重量25噸，包括7名乘員和800千克炸彈。此外，它還裝備有7挺機槍。當時，這是一項出色的技術成就。第一次世界大戰中使用過的最大的轟炸機，可能是德國的齊柏林這種飛機裝有兩台發動機，翼展442米，最大起飛重量114噸，可以攜帶18枚100千克重的炸彈遠襲英國的心髒城市。
除了飛機之外，飛艇也成為一種轟炸工具。最初，一些國家曾在軟式飛艇的框形吊籃裏裝置投擲炸彈架和機關槍，用來轟炸地麵目標。然而，真正的飛艇戰的主角卻是由大型硬式飛艇來承擔的。
飛艇的戰績
德國擁有數量較多、質量精良的“齊柏林”硬式飛艇，其載重量和續航能力都大大超過當時的飛機。經過一番準備，1915年1月19日夜，德國海軍飛艇“13”和“14”首次襲擊了英國東南海岸，在亞茅斯、克羅馬等沿海城市投下小型炸彈和燃燒彈，炸死4人，飛艇安全返回。1915年4月，德國飛艇直達北英格蘭泰恩河口，采取了低空襲擊。英國戰鬥機起飛迎戰，但雙方沒有接觸。5月，德國“以38”等3艘飛艇再次轟炸英國托馬克特炸藥工廠成功英國11架戰鬥機起飛迎戰，無所建樹。轟炸時，德國飛艇首次投下傳單，實行心理戰。然而英國人很快得到了報複的機會。
6月的一天，德國海軍和陸軍飛艇協同“15”4艘飛艇，攻擊英國。當天，英國濃霧彌漫，隻得返航。當飛艇隊在卑爾根上空飛行時突然遭到1架英國“莫拉奈”式戰鬥機的攻擊。這架飛機在“1-37”飛艇頂上投下4枚小炸彈，頃刻巨大的飛艇被烈焰包圍而墜毀。駕駛這架飛機的英國空軍中尉瓦菲德，為此榮獲維多利亞十字勳章。這是飛機擊落飛艇的首次記錄。數日之後一架英國“B-20”飛機在布魯塞爾附近的“齊柏林”飛艇庫上空又炸毀了地麵上的飛艇。1916年9月2日，德國集中16艘飛艇大舉襲擊倫敦。這時，英國地麵火力和戰鬥機都大大增強，將德國新式飛艇“孔11”從4000米高空擊落。德國人慌忙投下16噸炸彈，掉頭逃走。
10月1日，11艘飛艇再襲倫敦，德國指揮官瑪西所乘的“131”飛艇被擊落。從此，飛艇一蹶不振。1917年德國僅進行了一次較大的襲擊，但全部11艘飛艇中就損失了5艘。由此說明，在戰爭中飛艇是無法與飛機抗衡的。1918年11月第一次世界大戰結束時，各交戰國的空軍已發展得相當強大，飛機性能也有較大的改進。1915年戰鬥機的時速為110—130千米，爬升1000米要7分鍾。而戰爭結束時，戰鬥機的時速達到200千米左右，7分鍾內可爬升3000米，飛機的升限也達到7000米左右；轟炸機的時速達到180千米左右，升限5000—6000米，載彈量800—1000千克，航程超過1000千米。