从1899年开始，莱特兄弟先后研制了三架滑翔机。头两架滑翔机满意地解决了飞机的稳定和操纵问题。但由于完全使用了过去留下的机翼升力和阻力数据，因此这两架滑翔机的飞行性能不高。于是他们决定自己进行实验，以获得尽可能准确的数据，用以指导飞机设计。这些实验是利用自行车轮加装实验件旋转进行的。尔后他们又自制了风洞进行精确实验。1901年9月～1902年8月间，他们共进行了几千次试验，开展了大量有关机翼升力、阻力、翼型的试验研究。
利用自己获得的精确数据，他们制成第三号滑翔机。它在试验时取得了极大成功。利用它共近700次滑翔飞行，并能保持行稳定和安全，即使在每小时36千米的强风下也能照常进行。第三号滑翔机的高度成功为他们研制动力飞机提供了直接依据并增强了取得最终成功的信心。
在第三号滑翔机基础上，莱特兄弟研制了第一架有动力的飞机----“飞行者一号”，这是一架双翼机，前面有两只升降舵，后面有两只方向舵，操纵索集中连在操纵手柄上。翼展达12.3米，翼面积47.4平方米，机长6.43米，连同驾驶员在内总重约360千克。发动机由莱特自行车公司技师查理·泰勒设计制造的。它能够发出9千瓦的功率，最大功率可达12千瓦。
最终，莱特兄弟以1000美元左右的成本，制造出了一架翼展12米，重274公斤，配备12匹马力发动机的飞机，这就是“飞行者一号”。
1903年，莱特兄弟用高强度的轻质木材云杉木来制造他们装备动力系统的飞行者一号。
他们在自行车店里自主设计和制作出了螺旋桨。本以为设计螺旋桨没什么难度，甚至打算将船只的螺旋桨数据直接套用过去，可没想到根本找不到水下螺旋桨的既定公式，只得通过不断的测试和分析来自行制作螺旋桨。他们最终做出来的是二叶式螺旋桨，使用三层云杉木薄片压制而成。根据现代的风洞测试，他们的螺旋桨在当时首飞时就能够达到75%的效率。
发动机同样也是问题，莱特兄弟致信多家发动机制造商寻求合作，但没有一家能提供符合他们重量要求的轻巧的发动机，于是他们找来自己店里的机械师查理-泰勒来打造发动机，六周后泰勒就把发动机造好了，为了减轻重量，发动机采用了铝铸缸体，这在当时非常罕见。这台原始的燃油喷射发动机没有配备化油器和燃油泵，油箱被安放在机翼梁柱上汽油依靠重力供给发动机。
1903年12月17日，在除莱特兄弟外5个人的见证下，铭刻历史的时刻终于来临，43公里每小时的刺骨寒风中，飞行者一号成功起飞
