Формирование Русского императорского военно-воздушного флота началось в рамках военной реформы 1909-1912 годов. Новый вид войск состоял из авиагрупп, в которые входили авиаотряды - каждый численностью, в среднем, шесть-десять самолетов. К 1917 году Военно-воздушный флот (объединявший как армейские, так и военно-морские подразделения) насчитывал около 300 частей и соединений общей численностью около 35 тысяч человек, а также около 1500 летательных аппаратов. Обучением летчиков занимались 11 воздухоплавательных школ.
Одними из первых военных самолетов в России стали купленные в 1910 году американские аэропланы Wright Flyer (учебные и боевые) , а также французские аэропланы Farman. В тот же период началось создание первых отечественных самолетов и лицензионная сборка французских аэропланов. К 1917 году самолеты в Российской империи выпускались на двух десятках предприятий.
Одним из пионеров отечественной военной авиации стал петербургский конструктор Яков Гаккель. В начале 1910-х годов высоких оценок удостоились разведывательный биплан "Гаккель-VII" и моноплан "Гаккель-IX". Однако впоследствии конструктор не выдержал конкуренции на российском рынке авиации и выпускать самолеты прекратил.
Прорывом российской военной авиации считается создание в 1913 году Игорем Сикорским четырехмоторного тяжелого биплана "Русский Витязь". Самолет предназначался для стратегической разведки и поставил рекорд продолжительности полета в один час и пятьдесят четыре минуты.
Прямыми продолжателями "Русского Витязя" стали бомбардировщики-бипланы "Илья Муромец".
Первая мировая война стала первым же большим испытанием для боевых самолетов, находившихся на заре своего становления. В 1914 году в России на базе четырех самолетов "Илья Муромец" было создано первое в мире бомбардировочное соединение. Впоследствии количество таких самолетов в составе ВВФ выросло до 60.
Первые годы войны выявили сразу несколько слабых мест российского ВВФ. На первом месте среди них стояла низкая надежность самолетов. Вторым важным фактором российских поражений в воздухе стали просчеты военного руководства. Для развития истребительной авиации самолетам не хватало скорости, маневренности и вооружения.
Устанавливать пулеметы на самолеты начали в 1915 году.
Вскоре после образования Советского Союза военно-воздушный флот был реформирован: появились первые бомбардировочные и истребительные эскадрильи. C 1924 года Военно-воздушные силы РККА.
После окончания Гражданской войны конструкторское бюро во главе с Поликарповым создало сразу несколько новых машин. В их число вошли первый советский истребитель И-1 и самолет-разведчик Р-1, созданные в 1923 году. За ними последовали истребитель И-3 (1927 год) , разведчик Р-5 (1928 год) и учебный самолет У-2.
За два десятка лет с момента образования советская авиационная промышленность начала отказываться от производства иностранных самолетов, переключившись на разработки отечественных конструкторов.
