法國人保羅·科努（Paul Cornu）在20世紀初成功使用早期直升機將自己升離地麵幾秒鍾。短暫的幾秒鍾後，因為動力原因科努掉下來了，而這個問題困擾了所有早期直升機設計者長達幾十年的時間。也就是這期間沒有人發明出可以提供持續強勁垂直升力的發動機，該發動機可以讓直升機和它的搭載物（包括乘客）長時間離開地麵。
俄國工程師伊戈爾·西科斯基（Igor Sikorsky）在1909年製造了他的第一架直升機。1910年他又造了第二架直升機，可都不成功。因此西科斯基決定，在沒有更先進的材料和充裕的資金情況下，他不再製造直升機，於是他轉向了製造固定翼飛機。
在第一次世界大戰期間，匈牙利工程師西奧多·馮·卡曼（Theodore von Kármán）造了一架可以長時間懸停的直升機。
幾年後，西班牙人胡安·德·拉·西爾瓦（Juan de la Cierva）開發了一種旋翼機，以糾正傳統飛機在著陸時失去引擎動力並引發墜毀的問題。西爾瓦認為，如果他能設計出一種升力和推力分離的飛機就能克服這個問題。他最終發明的旋翼機包含了直升機和飛機的特征。
旋翼機有一個類似於風車的水平旋轉翼。一旦在地麵上緩慢啟動，旋轉翼就會產生額外的升力。然而，旋翼機主要由傳統飛機發動機提供動力。為了避免著陸問題，發動機在降落時被關閉，借助旋翼葉片，飛行器輕輕降至地麵，旋翼葉片在飛行器落地時逐漸停止旋轉。旋翼機在20世紀20年代和30年代非常流行，在直升機發展起來後就消失了。
伊戈爾·西科斯基最終製造出了真正的直升機。自西科斯基的第一次努力以來，人類空氣動力學和結構材料學方麵取得了巨大進展。1939年，他成功地試飛了自己的第一架直升機。兩年後，經過一係列改進，他的直升機可以在空中停留一個半小時，創造了直升機不間斷飛行的世界紀錄。