這架前所未有的滑翔機總重約24千克，機身的主梁有4.8米長，弓形翼麵的翼展卻長達將近5.3米。它的升力麵積是15平方米，駕駛員則趴在下翼中央的位置上操縱機器。
荒涼的基蒂霍克，除了沙地、風、海和少數的幾戶人家外，幾乎沒有別的。風似乎總刮個不停，萊特兄弟在惡劣的環境中一次又一次做著他們的飛行實驗。在離基蒂霍克6.5千米遠的一個叫做克爾德維爾山的較大的沙丘上，在當地郵局局長比爾·塔特的幫助下，兄弟倆輪流駕駛著滑翔機從30米高的地方飛行。一切都非常順利，萊特兄弟深受鼓舞。
當基蒂霍克寒冷的冬天來臨時，萊特兄弟準備起程返回代頓。對他們來說，把這樣的龐然大物再運回去顯然是費力而且毫無必要的，他們把它作為禮物，送給了塔特一家。
萊特兄弟除了發明了第一架能夠持續和可操縱飛行的動力飛機外，他們最有價值的發明就是風洞試驗。
為了得到真正科學準確的關於飛行的數據，奧維爾找到了一個澱粉箱子。他在這個箱子裏放了一台倉促製作的裝置，其主要部分是一個在樞軸上轉動的金屬杆，式樣與風向標相同。當氣流飄過，就可以用金屬杆像天平那樣對彎曲翼麵和平翼麵進行比較。通過一個玻璃蓋，奧維爾能夠清楚地觀察到箱子裏的情況。在代頓市的自行車鋪裏，萊特兄弟利用閑暇在風洞裏進行了200多次各種類型的翼麵試驗。當時，他們並不知道，就在那幾個星期裏，他們完成了一項意義重大得無法估量的事業。世界第一次得到了整套科學數據。直到今天，風洞仍然為各種各樣的航空試驗室所廣泛應用。
風洞試驗是人類飛行史上從失敗走向成功的一個偉大的轉折點。自然，依據風洞試驗得到的數據而製造的滑翔機取得了巨大的成功。1902年9月，萊特兄弟又一次來到了基蒂霍克。9月19日，兄弟倆裝配好滑翔機，準備進行第一次試飛。
第3號滑翔機的翼展比第2號滑翔機的翼展寬了3米，其他方麵並沒有改變。這樣的改造是根據他們在風洞實驗中所得的數據來調整的。另外，他們的3號滑翔機還有一處較明顯的改變。為了能平衡兩翼所遇到的不同阻力，他們給滑翔機加了一個機尾。
“兩個學飛翔的瘋子”
萊特兄弟從1902年9月到10月，用新的滑翔機操練了不下1000次。40秒、50秒，直到1分鍾，他們在空中停留的時間越來越長，並且可以用比老鷹還小的仰角在空中滑翔。
第3號滑翔機在飛行中出現了一些奇怪的問題。有時候，在飛行中它居然不受駕駛員的控製而一下旋衝到沙地上，用機翼在沙地上“挖”出一口“井”來，萊特兄弟把這種情況稱為“挖井”。這種問題在以往的滑翔試飛中從未出現過。看來，毛病出在新裝置上。
後來，他們發現必須把垂直的尾翼改成活動的，以便讓駕駛員遇到滑翔機橫向傾斜時能夠把空氣的壓力轉移給上翼。這就是後來被人們采用的萊特操縱係統--副翼和方向舵的獨立控製。他們立即動手對滑翔機的尾翼進行了改造。他們將控製尾翼的鐵絲連接到機翼扭曲係統上，這樣，一方麵尾翼可以動了，另一方麵它不會增加駕駛員的操縱難度。再一次試飛時，滑翔機可以平穩地在有風或無風的天氣裏飛行了。
至此，離萊特兄弟的理想隻差一步之遙，他們需要為新的滑翔機裝上一個動力裝置以維持它向前飛行。
這個動力係統包括一台發動機和一個螺旋槳式樣的推進器。最開始的時候，萊特兄弟曾求助於汽車製造公司和造船廠，但結果是令人失望的，因為在那些知道他們求助這些設備的公司經營者眼裏，假如為他們提供了機器，必然會極大地損壞到自己的商業信譽，世人會覺得他們沒有頭腦，竟相信人類飛行是可能實現的理想，所以沒有一家公司能夠根據他們的要求提供訂貨。
麵對困難，萊特兄弟把自身從小就有的機械製造的天分充分發揮了出來，6個星期以後，他們就製成了發動機並準備試車。這台發動機竟然比他們曾要求的重量更輕、功率更大，他們為之興奮不已。
幾個月後，錯綜複雜的問題被一一解決了，他們已製造出轉速達302轉、輸出功率為66%的螺旋槳。萊特兄弟在新造的飛機上裝了兩台旋轉方向相反的螺旋槳，這樣，一方麵這兩者產生的陀螺效應可以互相抵消，另一方麵可以獲得較大的空氣反作用力。
各種新的技術問題在不斷地產生，也在不斷地被解決。終於，9月23日，萊特兄弟做好了一切準備啟程去基蒂霍克進行試飛。
1903年12月17日，奇跡誕生了，在這個後來被載入史冊的日子裏，萊特兄弟一共進行了4次飛行。首次的記錄是由奧維爾創造的，飛行距離36.5米，停空12秒。最長的一次飛行距離達到260米，威伯爾駕駛著機器在空中停留了59秒鍾。
目睹了這一曆史性時刻的一共有5個人，其中有3名急救員和2名當地人。
奧維爾登上飛機，開動引擎，讓發動機預熱，隨後解開固定飛機的鐵絲，飛機就迎著風向前滑動了。威爾伯扶著飛機的右翼，跟著奔跑了12米，直到飛機離開地麵。飛機飛了12秒鍾，最終猛然下落結束了飛行。
稍事整頓之後，威爾伯登上飛機，進行第二次試飛。這次飛行比上一次飛行時間長了大約一秒鍾，距離也長了23米。
20分鍾後，第三次試飛開始了。這一次飛機被奧維爾控製得平穩多了。它不再忽上忽下地起落，而且最後它飛了15秒，飛行距離超過61米。
威爾伯在12點整開始第四次試飛。這一次威爾伯創造了他們一天當中的最高記錄--飛行距離260米，飛行時間59秒。
飛機隻有一點小小的損傷，兄弟倆還打算經過一兩天的修複後，繼續飛行。可是，意外卻發生了。就在他們站在那裏談論的時候，狂風毀了那架機器，它被吹得不斷翻滾，機翼變了形，木製肋骨被撞斷，發動機也損壞了，飛機顯然已不能再飛了。
這不過是小事一樁罷了，萊特兄弟完全有時間和能力再造一架。現在，他們關心的隻是趕回家過聖誕節。
這一天作為改變世界的一天，永遠值得人們紀念。應該說，這次的試飛開創了人類飛行史上的新紀元。
萊特兄弟希望自己的家鄉代頓市的報紙能成為首家發布飛行成功消息的媒體，然而被報紙的編輯拒絕了。因為他們包括所有的人都不相信世界上有這樣一次飛行。加上當時，不斷地有德高望重的研究人士發表文章論述人類上天飛行的荒謬性，而且，失敗的例子更是不勝枚舉。
所有的輿論和目光都在懷疑和嘲笑，人們嘲笑來自北卡羅來納州的自行車修理匠隻不過是兩個學飛翔的瘋子而已。的確很奇怪，萊特兄弟征服藍天的成功實驗隻用了4年時間，使人們相信這一事實，卻花了5年時間。
舉世震驚的飛行表演
在離代頓市13千米的一個叫霍夫曼牧場的地方，萊特兄弟花了一年的時間把飛機的飛行技藝提高到了令人驚訝的地步。他們製造了“飛行者2號”和“飛行者3號”，這兩架機器的性能比在基蒂霍克試飛的那架“飛行者1號”優良許多。萊特兄弟自己摸索著學會了在空中轉彎。一年後，“飛行者3號”已能夠持續飛行38分鍾，距離39千米。
霍夫曼牧場旁邊有兩條公路和一條鐵路經過，萊特兄弟的行為並不乏旁觀者，但仍然沒有人認識到其中的價值。
但是在歐洲，萊特兄弟的發明卻引起了極大的關注，英國、法國、德國都派出了自己的調查人員前往霍夫曼牧場。就像當初希望飛行成功的消息第一個由代頓市的媒體報道一樣，萊特兄弟倆也希望飛機的首先擁有者是美國。
然而他們屢次努力，卻屢遭失敗。終於，他們打算和歐洲開始談判了。眼見歐洲各國與萊特兄弟頻頻接觸，美國政府終於開始轉變他們的態度，1907年聖誕節前，萊特兄弟終於接到了政府的邀請--參加飛行表演。當然，對歐洲各國來說，在正式簽訂購買合同以前，也需要萊特兄弟展示他們的新發明的運行情況。
1908年5月，靦腆內向的威爾伯被派往法國，而奧維爾則留在家裏，在邁爾斯堡為美國官方試飛。威爾伯在法國的巡回表演開始於勒芒，他取得了巨大的成功。短短幾天，他便征服了法國，征服了他遇見的每一個人。
這年8月8日，威爾伯準備進行首次飛行。當一切準備妥當後，威爾伯登上飛機，鬆開駕駛員坐位旁的閘柄。飛機立即向前衝去，當它衝到跑道的盡頭時，就憑著足夠的速度騰空而起。飛機飛得非常漂亮，威爾伯在觀眾上空繞了兩個圈子，然後回到了地麵。觀眾們中間爆發出激動的喧鬧聲，當威爾伯走下飛機時，他們立即擁了過去，並試圖用熱烈的親吻向他表示祝賀與讚賞。第二天早上，報紙上報道說“他就睡在他的創造物旁邊”。因為這一天晚上，法國航空俱樂部的成員力邀威爾伯參加他們為他在巴黎最豪華的大飯店裏舉行的宴會，但威爾伯卻推辭了，他說他想對飛機進行檢查。
在此後的幾個月中，威爾伯又進行了多次成功的飛行表演。他成了新聞的熱點，成千上百封崇拜他的姑娘們寫的信從四麵八方飛來，任何有關他的消息都是最重要的新聞。他的頭像和飛翔機的明信片在法國隨處可見。