В 1887 русский учёный К. Э. Циолковский предложил проект цельнометаллического бескаркасного дирижабля с изменением его объёма в полёте и с подогревом газа. Первый успешный полёт дирижабля со скоростью 22 25 км/ч был совершен французским воздухоплавателем А. Сантос-Дюмоном, который 13 ноября 1899 облетел вокруг Эйфелевой башни в Париже и благополучно вернулся к месту старта. Агрессивные устремления правящих кругов Германии и других империалистических держав побуждали развивать В. прежде всего в военных целях. В захватнической войне 1899-1902 против буров английские войска применяли сферические привязные аэростаты. В русско-японской войне 1904 05 и русские, и японские войска использовали привязные аэростаты для корректирования артиллерийского огня.
С начала 20 в. получили распространение более совершенные змейковые аэростаты, созданные немцем А. Парзевалем в 1893. Такого типа аэростаты, имея сравнительно обтекаемую форму, вертикальный стабилизатор и боковые паруса, были устойчивы в воздухе и допускали наблюдение при скорости ветра до 60 км/ч. В итало-турецкой войне 1911 12 итальянские войска наряду с привязными змейковыми аэростатами впервые использовали для бомбометания и разведки 3 дирижабля полужёсткой системы. Накануне и во время 1-й мировой войны 1914 18 в наиболее развитых капиталистических странах на вооружении находились разные типы дирижаблей объёмом от 1500 м3 (английский мягкий дирижабль для обнаружения подводных лодок) до 68 тыс. м3 (немецкий жёсткий дирижабль для бомбардировки и дальней разведки). Скорость их полёта 80 130 км/ч, высота 3500 5000 м. Во время войны они эффективно участвовали в морской разведке и охране берегов, в борьбе с подводными лодками на местах стоянок морских судов и при сопровождении судов в море. Также весьма эффективны были и привязные змейковые аэростаты для разведки поля боя и корректирования артиллерийской стрельбы. Только Россия, Франция и Германия имели на фронтах около 550 таких аэростатов наблюдения объёмом 820 1050 м3, поднимаемых на высоту 600 2000 м. К концу войны в Великобритании, Франции и Италии змейковые аэростаты объёмом 100 270 м3 стали подниматься как заграждения против самолётов на высоту 2 4 км.
После победы Великой Октябрьской социалистической революции по инициативе В. И. Ленина в декабре 1917 началось формирование первых "социалистических воздухоплавательных отрядов" в гг. Петрограде, Москве, Саратове, Новгороде и др. В начале 1918 состоялся 1-й Всероссийский воздухоплавательный съезд, который наметил программу развития отечественного воздухоплавания. В первом советском научно-авиационном учреждении "Летучая лаборатория" (Москва), руководимом профессором Н. Е. Жуковским, в мае 1918 был создан аэростатный отдел.
10 августа 1918 при Реввоенсовете Республики создаётся Полевое управление авиации и воздухоплавания действующей армии (Авиадарм). Советские воздухоплаватели активно участвовали в годы Гражданской войны в боях под Царицыном, Камышином и др. Новым в боевом использовании привязных аэростатов был подъем их для разведки и корректирования артиллерийского огня с судов речных флотилий (на Волге и Днепре), а также с бронепоездов.
Впервые аэростат был поднят 16 марта 1919 с бронепоезда "Черноморец", действовавшего на Южном фронте, 2-й воздухоплавательный отряд во взаимодействии с бронепоездом "Воля" за 2 недели ожесточённых боев произвёл 75 подъёмов аэростатов. Советские военные воздухоплаватели совершили на всех фронтах за годы Гражданской войны около 7 тыс. боевых подъёмов, проведя в воздухе более 10 тыс. ч. После окончания 1-й мировой войны в США, Франции, Италии, Германии и других странах продолжалось строительство дирижаблей различных систем объёмом от 1400 м3 (полумягкая система) до 184 тыс. м3 (жёсткая система) для перевозки пассажиров, грузов и для военных целей.
Достижения в этих странах нашли своё отражение в полётах дирижаблей 20-х гг. В мае 1926 норвежец Р. Амундсен на дирижабле полужёсткой системы "Норвегия" (конструкции итальянского инженера У. Нобиле) объёмом 18,5 тыс. м3, оборудованном 3 двигателями мощностью по 185 квт (250 л. с.), совершил за 71 ч беспосадочный перелёт с о. Шпицберген через Северный полюс на Аляску. В 1928 на таком же дирижабле У. Нобиле отправился в полёт через Северный полюс. В 1929 немецкий дирижабль жёсткой системы "Граф Цеппелин" объёмом 105 тыс. м3 совершил с 3 промежуточными посадками кругосветный перелёт протяжённостью 35 тыс. км за 21 день. Средняя скорость полёта была 177 км/ч. Позже, в 1932 37, дирижабль, совершив 136 полётов в Южную Америку и 7 полётов в США, перевёз 13 110 пассажиров.
В 30-е гг. для изучения стратосферы в разных странах совершались полёты на стратостатах. 27 мая 1931 бельгийцы А. Пикар и М. Кипфер на стратостате объёмом 14 300 м3 пробыли в воздухе 16 ч и поднялись на высоту 15 780 м, а 12 августа 1932 на том же стратостате Пикар и М. Козине пробыли в воздухе 11 ч 45 мин и поднялись на высоту 16 370 м. 30 сентября 1933 советские стратонавты Г. А. Прокофьев, К. Д. Годунов и Э. К. Бирнбаум на стратостате (конструкции К. Д. Годунова) "СССР-1" объёмом около 25 тыс. м3 достигли высоты 19 тыс. м, пробыв в воздухе 8 ч 20 мин. 30 января 1934 советские стратонавты П. Ф. Федосеенко, А. Б. Васенко и И. Д. Усыскин на стратостате "ОАХ-1" объёмом 24 920 м3 достигли высоты 22 тыс. м, пробыв в воздухе 7 ч 04 мин. 11 ноября 1935 американские стратонавты А. Стивенс и О. Андерсон на стратостате "Эксплорер-2" объёмом 105 000 м3 поднялись на высоту 22 066 м. Полёты стратостатов и шаров-зондов с автоматическими радиопередатчиками до высоты 40 км значительно расширили применение для научных исследований. В СССР В. получило распространение также и в спортивных целях в состязаниях на продолжительность, высоту и дальность полёта.
9 марта 1935 пилот В. А. Романов и профессор И. А. Хвостиков на аэростате с открытой гондолой достигли высоты 9800 м, а 3 сентября 1935 И. И. Зыков и А. М. Тропин на аэростате объёмом 2200 м3 осуществили рекордный полёт продолжительностью 91 ч 15 мин из Москвы в Актюбинскую область, 29 сентября 4 октября 1937 на советском дирижабле "СССР В-6" объёмом 19 тыс. м3 с 3 двигателями мощностью по 177 квт (240 л. с.) был установлен мировой рекорд продолжительности полёта 130 ч 27 мин. На борту дирижабля находились 16 человек экипажа: командир экипажа И. В. Паньков. Наибольших успехов среди женщин добилась А. П. Кондратьева, которая 14 15 мая 1939 на сферическом аэростате "СССР ВР-31" объёмом 600 м3 пролетела за 22 ч 44 мин расстояние 481 км.
16 марта 1941 С. С. Гайгеров и Б. А. Невернов совершили рекордный (по продолжительности и дальности) полёт на аэростате из Москвы в Новосибирскую область, пролетев за 69 ч 20 мин 2767 км. К началу Великой Отечественной войны из 24 официально зарегистрированных мировых рекордов в области В. 17 были завоёваны советскими воздухоплавателями. Широкое применение В. нашло в годы Великой Отечественной войны 1941 45. Аэростаты наблюдения вели длительную артиллерийскую разведку, корректировали огонь батарей. Большое распространение в системе противовоздушной обороны гг. Москвы, Ленинграда и других от налётов немецко-фашистской авиации получили аэростаты заграждения (АЗ).
Значительный вклад в создание совершенных конструкций АЗ внесли коллективы инженеров, руководимые В. Н. Архангельским, К. Д. Годуновым. В обеспечении надёжной эксплуатации АЗ большую роль сыграли военные инженеры, подготовленные в Военно-воздушной инженерной академии им. Н. Е. Жуковского профессорско-преподавательским составом, возглавляемым профессором В. А. Семёновым. Кроме привязных аэростатов, в дни войны для перевозки специальных грузов в тылу применялся дирижабль мягкой системы "В-12" объёмом 3 тыс. м3. В 1944 под руководством инженера Б. А. Гарфа был сконструирован и построен дирижабль "Победа" объёмом 5 тыс. м3, показавший отличные лётные качества.
С 1945 по 1947 этот дирижабль применялся на Чёрном море для отыскания минных полей, затонувших судов и др. Начиная с 1950-х гг. полёты отечественных дирижаблей прекратились. В США и ФРГ до 1960-х гг. эксплуатировалось несколько дирижаблей мягкой системы. Большинство их полётов совершалось с рекламными целями. После окончания Великой Отечественной войны спортивное и научное В. в Советском Союзе продолжает развиваться. 3 июля 1945 на аэростате "СССР ВР-70" объёмом 600 м3 поднялись в воздух С. А. Зиновеев и А. М. Боровиков для научных наблюдений атмосферного электричества, а 9 июля 1945 с аэростата "СССР ВР-63" они провели наблюдение солнечного затмения.
11 ноября 1945 на субстратостате "ВР-79" объёмом 2700 м3 Г. И. Голышев и М. И. Волков поднялись на высоту 11 500 м для изучения физических явлений в верхних слоях атмосферы. 27 апреля 1949 на аэростате "СССР ВР-79" объёмом 2700 м3 П. П. Полосухин и А. Ф. Крикун поднялись на высоту 12100 м. 25 28 октября 1950 советские аэронавты С. А. Зиновеев, С. С. Гайгеров и М. М. Кирпичёв совершили полёт на том же аэростате из Москвы в Казахстан, пролетев по прямой около 3200 км за 84 ч 24 мин. Полёт происходил на высоте более 5 тыс. м. 50-е гг. ознаменовались большим скачком в изучении физики атмосферы и, в частности, закономерностей движения воздушных масс. Были открыты так называемые струйные течения в атмосфере. Возникла возможность создания карт струйных течений над всем земным шаром и прогнозирования трассы полёта аэростата с момента его старта на несколько суток предстоящего полёта. Одновременно с расширением знаний по физике атмосферы произошли и существенные изменения в воздухоплавательной технике. Химическая промышленность выпустила новые пластические материалы для изготовления оболочек аэростатов (полиэтилен, полиэтилен-терефталат и др.). Эти материалы прозрачны, прочны, морозостойки, очень легки (1 м2 такой плёнки весит 30 50 г) и мало нагреваются лучами Солнца. На аэростате, выполненном из таких материалов, можно достичь высоты около 40 км и продолжительности полёта более 15 суток. Достижения радиотехники, электроники, автоматики, точного приборостроения и др. позволили создать надёжно летающие и выполняющие сложную исследовательскую программу беспилотные свободные аэростаты, называемые автоматическими аэростатами. Ими пользуются для изучения воздушных струйных течений, для географических и медико-биологических исследований в нижних слоях стратосферы, как стартовыми площадками для запуска метеорологических ракет и подъёма телескопов и т.д.