從這以后，弟兄倆圍繞發動機動開了腦筋。他們首先測出滑翔機的最大運載能力是９０公斤，于是，他們向工廠訂制一個不超過９０公斤的發動機。但當時最輕的發動機是１９０公斤，工廠無法制出這么輕的發動機。后來，一名制造發動機的工程師知道了這件事情，答應幫助萊特兄弟。過了一段時間，這位工程師果然造出一部１２馬力、重量只有７０公斤的汽油發動機。弟兄倆非常高興，很快便著手研究怎樣利用發動機來推動滑翔機飛行。經過無數次的試驗，他們終于把發動機安裝在滑翔機上，不過是在滑翔機上安上螺旋槳，由發動機來推動螺旋槳旋轉，帶動滑翔機飛行。

　　１９０３年９月，萊特兄弟帶著他們裝有發動機的飛行再次來到吉蒂霍克海邊試飛。

　　雖然這次試飛失敗了，但他們從中吸取了很多經驗。過后不久，他們又連續試飛多次，不是因為螺旋槳的故障，就是發動機出了毛病，或是駕駛技術的問題。

　　萊特兄弟毫不氣餒，仍然堅持試飛。就在這時，一位名叫蘭萊的發明家，受美國政府的委托，制造了一架帶有汽油發動機的飛機，在試飛中墜入大海。萊特兄弟得知這個消息，便前去調查，并從蘭萊的失敗中吸取了教訓，獲得了很多經驗，他們對飛機的每一部件作了嚴格的檢查，制定了嚴格的操作規定，于１９０３年１２月１４日，又來到吉蒂霍克，進行試飛試驗。這天下午，兄弟倆先在地面上安置兩根固定在木頭上的鐵軌，并有一定的斜度，好讓飛機方便地滑行。接著，就把他們制造的飛機，放在鐵軌上面。最后是由誰先飛的問題，兄弟倆爭執不下，只好用拋硬幣的方法，由威爾伯先飛。威爾伯上機后，伏臥在飛機正中，一會兒便發動飛機，發動機傳出轟鳴的聲音，螺旋槳也慢慢地轉了起來。飛機在斜坡上剛滑行３米，就掙脫了結在后面的鐵絲，呼嘯著升到空中。“飛起來啦！”奧維爾興奮地叫道。話音未落，飛機突然減慢速度，很快掉落在地上。整個飛行時間不到４分鐘。奧維爾趕忙跑上前去。威伯爾已從墮落的飛機里跳了出來，兄弟倆趕緊觀察飛機，飛機也未受損。“是什么問題呢？”兄弟倆左思右想，逐一檢查。發動機沒毛病，螺旋槳轉動很好，技術操作也完全正確。……“哥哥，我知道原因了！”奧維爾滿面笑容地說道：“咱們是利用斜坡滑行的，距離只有３米飛機就起飛了。而這時螺旋槳的轉動還沒有達到高速，所以一會兒就栽了下來。”“對呀！”威爾伯點頭稱是，接著說道：“咱們不能利用斜坡滑行起飛，而要靠螺旋槳的力量飛上去。這樣吧，把鐵軌裝在平整的地方再試驗一下。”他們連續工作了三天，把鐵軌又重新安置在一片平坦的地面上。

　　１９０３年１２月１７日上午１０點鐘，天空低云密布，寒風刺骨。被兄弟倆邀來觀看飛行的農民凍得直打寒顫，一再催促兄弟倆快點飛行。這次由奧維爾試飛，只見他爬上飛機，伏臥在駕駛位上。一會兒，發動機開始轟鳴，螺旋槳也開始轉動。突然，飛機滑動起來，一下子升到３米多高，隨即水平地向前飛去。“飛起來啦！飛起來啦！”幾個農民高興地呼喚起來，并且隨著威爾伯，在飛機后面追趕著。飛機飛行了３０米后，穩穩地著陸了。威爾伯沖上前去，激動地撲到剛從飛機里爬出來的弟弟身上，熱淚盈眶地喊道：“我們成功了！我們成功了！”４５分鐘后，威爾伯又飛了一次，飛行距離達到５２米，又過了一段時間，奧維爾又一次飛行，這次飛行了５９秒，距離達到２５５米。

　　這是人類歷史上第一次駕駛飛機飛行成功，萊特兄弟把這個消息告訴報社，可報社不相信有這種事，拒不發布消息。萊特兄弟并不在乎。繼續改進他們的飛機。不久，兄弟倆又制造出能乘坐兩個人的飛機，并且，在空中飛了一個多小時。消息傳開后，人們奔走相告，美國政府非常重視，決定讓萊特做一次試飛表演。

　　１９０８年９月１０日這天，天氣異常晴朗，飛機飛行的場地上圍滿了觀看的人們。人家興致勃勃，等待著萊特兄弟的飛行。１０點左右，弟弟奧維爾駕駛著他們的飛機，在一片歡呼聲中，自由自在地飛向天空，兩支長長的機翼從空中劃過，恰似一只展翅飛翔的雄鷹。人們再也抑制不住他們的激動心情，昂首天空，呼喚著萊特兄弟的名字，多少人的夢想終于變為現實。飛機在７６米的高度飛行了１小時１４分，并且運載了一名勇敢的乘客。當它著陸之后，人們從四面八方圍了起來。

　　過后不久，萊特兄弟在政府的支持下，創辦了一家飛行公司，同時開辦了飛行學校，從這以后，飛機成了人們又一項先進的運輸工具。