在第一次世界大战期间，飞机已经得到普遍使用，其功能也很快从单纯的侦察转入对地面目标的轰炸和对敌方飞机的攻击。当时为了减轻飞机重量，飞机的制作材料主要采用比重和强度都比较低的竹木结构，所以当时飞机的主流设计型式就是用撑杆和张线连接的双翼机和三翼机——双翼机和三翼机可以在满足结构强度要求的同时，提供足够的机翼面积和升力。在此期间，随着活塞式发动机的不断完善，发动机动力不断提高，飞机速度也不断提高。为了降低气动阻力，飞机设计师将原来裸露在外面的框架结构用蒙皮包裹起来，同时飞行员也有了敞开式的座舱，而不必象莱特兄弟那样趴在机翼上操纵飞机了。

        在空战这个魔盒开启后，空战用的武器也迅速由飞行员佩戴的手枪提升到机枪，对地轰炸也由扔手榴弹提升到扔迫击炮炮弹。一战时的飞机大多把发动机和螺旋桨安装在飞机头部，为了避免机枪子弹打到螺旋桨，就将机枪安装在座舱左右两侧的机翼上，但这给飞行员的瞄准带来很大麻烦。后来法国人罗兰加洛斯在螺旋桨上加装了一块钢板用于保护螺旋桨，然后把机枪直接安装在飞行员的前方，方便飞行员瞄准、射击，结果在空战中取得很好的效果，先后击落了敌方20多架飞机。在一次空战中，罗兰加洛斯被击中后飞机迫降在荷兰的土地上。荷兰的福克飞机公司发现了法国人的这个“秘诀”，然后他们在此基础上向前迈了一步，设计了一个机枪协调器，即在螺旋桨上安装一个凸轮用于控制机枪射击，使得机枪子弹在螺旋桨之间穿越而过，大大提高了机枪命中率。在机枪协调器被普遍用于福克生产的福克式双翼机和三翼机后，驾驶福克式飞机的同盟国取得了空中优势，造成当时有名的“福克式灾难”。其中一战期间最大的王牌飞行员“红男爵”里希特霍芬就是驾驶福克式飞机取得击落80架敌方飞机的优异战绩。

        一战期间的空战虽然还嫌幼稚，但空战理论已经初露端倪。杜黑在担任意大利航空营营长助理和营长期间，曾经多次向意大利陆军司令部提出利用空军对奥匈帝国军队的后方实施轰炸。在一战结束后，杜黑对于未来空战的构想逐渐成熟，并于1921年写成《制空权》一书，详细阐述了空军制胜的构思。后来的空战模式也大多采用其“利用歼击机夺取制空权，再利用战略轰炸机攻击敌方战略要点”的模式，对于后来的飞机设计，直至后来空军作为一个独立军种从陆军和海军中独立建军都起到了指明方向的作用。