Não muito depois de ter sido inventado, o avião passou a ser usado para serviços militares. O primeiro país a usar aviões para propósitos militares foi a Bulgária, cujos aviões atacaram posições otomanas durante a Primeira Guerra dos Balcãs. Porém, a primeira guerra a usar os aviões em missões de defesa, ataque e de reconhecimento foi a Primeira Guerra Mundial. Os Aliados e os Poderes Centrais fizeram uso extensivo de aviões. Ironicamente, a iéia do uso do avião como arma de guerra antes da primeira guerra mundial foi motivo de risadas e ridicularização por parte de muitos comandantes militares, em tempos que precederam a guerra.

A tecnologia dos aviões avançou bastante durante a primeira guerra mundial. Logo no começo da guerra, aviões ainda carregavam apenas uma pessoa, o piloto, mas logo muitos deles tornaram-se capazes de carregar um passageiro extra. Engenheiros criaram motores mais poderosos, e criaram aeronaves cuja aerodinâmica era sensivelmente melhor do que as aeronaves pré-guerra. Para efeito de comparação, no começo da guerra, os aviões não passavam de 110 km/h. No final da guerra, muitos já alcançavam 230 km/h, ou até mais.

Logo no começo da guerra, os comandantes militares descobriram o grande valor do avião como arma de espionagem e reconhecimento, podendo facilmente localizar forças e bases inimigas sem muito perigo, uma vez que armas anti-aviões ainda não existiam - tais armas foram criadas eventualmente durante a primeira guerra mundial.

O amplo uso na guerra dos aviões de patrulhamento gerou um problema: tais aeronaves de patrulha passaram a encontrar frequentemente aviões de patrulha inimigos. Não demorou muito para que os pilotos de tais aeronaves passassem a carregar armas de fogo a bordo, e estivessem atirando uns aos outros. Porém, a falta de mira dos pilotos (que ainda precisavam controlar a aeronave ao mesmo tempo) fez com que o uso de aviões como arma de guerra fosse um tanto cômico no começo da guerra.

Os franceses esforçaram-se seriamente para resolver este problema, e no final de 1914, Roland Garros colocou uma metralhadora fixa em frente de sua aeronave, permitindo-lhe voar e mirar ao mesmo tempo. Mesmo assim, em 1915 ele foi abatido e capturado pelos alemães. Os alemães copiaram e melhoraram ainda mais a tática criada por Garros. Logo, todos os aviões da guerra passaram a ser equipados de maneira semelhante. Os dogfights (Lutas de cachorros), batalhas aéreas entre caixas, tornaram-se comuns. Enquanto isto, hidroplanos foram extensivamente usados para missões de reconhecimento em mares e oceanos, para tomar fotografias e forças navais inimigas e para bombardear submarinos inimigos.

Ases são pilotos que abateram cinco aeronaves inimigas em combate ou mais. Muitos deles tornaram-se muito famosos durante e após a guerra. O mais famoso deles é o alemão Manfred von Richthofen, o famoso Barão Vermelho, que abateu 80 aeronaves inimigas, antes de ser abatido por um canadense, em 1918, próximo ao final da guerra. Ele ainda é considerado o maior ás da história.

O avião mais famoso da guerra é o Sopwith Camel ( Foto no fundo ), creditado com mais vitórias aéreas do que qualquer outra aeronave Aliada, mas também famosa pelo seu controle difícil,responsável pela morte de vários pilotos novatos. Já o Junkers J1, de fabricação alemã, foi criada em 1915, e tornou-se a primeira aeronave a ser feita inteiramente de metal.