1915年2月15日，1架“伊里亚·穆罗梅茨”轰炸机首次轰炸了德国本上，投掷炸弹272公斤，从此拉开了重型轰炸机参战的序幕。由于“伊里亚·穆罗梅茨”自卫能力强，加之“飞船大队”成功地运用了空中编队防御战术，因此在整个战争期间，只有П.马克舍耶夫驾驶的一架“伊里亚·穆罗梅茨”被德歼击机击落。
从1914年到1918年，俄国共制造了73架“伊里亚·穆罗梅茨”，其中有一部分双发动机。还有一部分飞机安装了浮筒，成为水上重型轰炸机。从国内战争结束到1924年期间，苏联将部分“伊里亚·穆罗梅茨”改装成运输机，曾飞过莫斯科至哈尔科夫航线。“伊里亚·穆罗梅茨”号飞机的研制成功，对世界航空事业的发展有相当大的影响.
当时，很多飞机设计师都对是否能够制造出多发动机飞机表示怀疑，因此，“伊里亚·穆罗梅茨”的研制成功无疑是一个创举。1914年2月，西科尔斯基驾驶该机创造了一项记录一一载运15名乘客进行了成功的飞行。1916年6月，“伊里亚·穆罗梅茨”再创辉煌：从基辅起飞，中途仅着陆一次，以14小时38分安全飞到了1000公里外的彼得堡。
第一次世界大战初期，飞机首先用于战场上空指引炮兵射击、侦察和轰炸。随后就出现用飞机来阻挠敌机执行上述任务的战斗行动，形成空中的对抗。开始时只是后座的射击员用手枪、步枪和机枪在空中相互射击。
5年德国研制出装有射击协调器的福克E.I.飞机。机枪固定在机身头部，穿越机头的螺旋桨旋转面射击而子弹不会击中旋转桨叶。这样，后座的射击员被取消，驾驶飞机和射击都由驾驶员来完成。
这种飞机的出现，从根本上改变了空战的方式，提高了飞机空战能力。从此确立了歼击机武器的典型布置形式。此后，歼击机在速度、高度和火力等方面不断改进。第一次世界大战结束时，歼击机的最大飞行速度达到200公里/时，升限高度达6000米，重量接近1吨，发动机功率169千瓦，飞机配备7.62毫米的机枪。当时着名的歼击机有德国的福克D和E、英国的S.E.5和法国的Spad等。第二次世界大战期间，歼击机的最大速度已达700公里/时，飞行高度达11公里，重量达6吨，所用活塞式航空发动机制功率接近1470千瓦。武器则由机枪发展到20毫米的机炮和空空火箭。
瞄准系统已有能作前置量计算的陀螺光学瞄准具。这一时期着名的歼击机有英国的“喷火”式，美国的P51、P47，F4U，F6F，日本的零式，KI43，苏联的雅克3、拉5和德国的Bf109、Fw190等。第二次世界大战末期，德国开始使用Me262喷气式歼击机，最大飞行速度达960公里/时。战后喷气式歼击机普遍代替了活塞式歼击机，飞行速度和高度迅速提高。在19501953年的抗美援朝中，出现了喷气式歼击机空战的场面。
中国人民志愿军空军使用的米格15和美国的F86飞机都采用后掠后翼布局，飞行速度都接近音速（1100公里/时），飞行高度15000米，飞机重量约6吨，发动机推力29420牛。机载武器已发展到20毫米以上的机炮，瞄准系统中装有雷达测距器。带加力燃烧室外的涡轮喷气发动机便于改善飞机外形，歼击机的速度很快突破了音障。60年代以后，歼击机的最大速度已超过两倍音速，配备武器已从机炮、火箭发展为空空导弹。这一时期最着名的歼击机有美国的F104、F4，苏联的米格21和法国的“幻影”III等。60年代中期，以苏联的米格25和美国的YF12为代表的歼击机的速度超过三倍音速，作战高度约23000米，重量超过30吨。
但是60年代后期越南战争、印巴战争和中东战争的实践表明，超音速歼击机制空战大多是在中、低空，接近音速的速度进行的。空战要求飞机具有良好的机动性，即转弯、加速、减速和爬升性能。装备的武器则是机炮和导弹并重。以后，新设计的歼击机不再追求很高的飞行速度和高度，而是着眼于改进飞机的中、低空机动能力，完善机载电子设备、武器和火力控制系统。
在第一次世界大战中，军用飞机首次出现在战场上，主要负责侦察、运输、校正火炮等辅助任务。在战时，敌对双方的飞行员相遇时，往往利用五花八门的各种武器互相攻击，例如手枪、石头等，试图击落飞机或者是击毙飞行员，这就是空战（Combat）最早的起源。
1915年4月1日，罗兰·加洛斯驾驶装备了偏转片系统的莫拉纳？索尔尼爱L型飞机击落了一架德国侦察机，取得了战斗机空战的第一次胜利。随后，德国的福克E3式（外号信天翁）由于装备了性能更好的射击断续器装置，以其优异的飞行性能和更猛烈的火力，成为第一次世界大战中性能最好，击落飞机数量最多的战斗机，被协约国方称为福克式的灾难。
这个阶段的战斗机还处在萌芽期，结构多以木材加上布料蒙皮构成，机翼从单翼到三翼都很常见，主要