Alberto Santos-Dumont s’intéresse dans un premier temps à l’automobile, mais c’est rapidement le fait de pouvoir se mouvoir dans les airs qui retient son intérêt. Il se concentre d’abord sur l’aérostation puis sur les aéroplanes.
A partir de 1897, il se lance dans la conception, la réalisation et l’expérimentation de ballons, puis de dirigeables. En 1898, après avoir effectué plusieurs vols en ballon, il décide de faire construire son propre appareil, « Brazil ». C’est alors le plus petite au monde, avec un diamètre de six mètres. Il parvient à voler pendant cinq heures jusqu’à Pithiviers (Loiret), le 4 juillet 1898.
Suite à ce premier succès, et néanmoins frustré par les limitations de l’appareil, notamment l’impossibilité de l’orienter, l’aviateur se lance dans l’aventure du dirigeable. Il en fait construire un premier modèle « Numéro 1 » en 1898, il est suivi des numéros 2 et 3. En 1900, Henry Deutsch de la Meurthe, un des fondateurs de l’Aéro-Club de France, propose d’offrir 100 000 francs à la personne capable de faire l’aller-retour entre le champ d’aérostation de Saint-Cloud et la Tour Eiffel à bord d’un dirigeable et en moins de 30 minutes. Après plusieurs essais, Alberto Santos-Dumont réalise cet exploit le 19 octobre 1901 à bord de son dirigeable « Numéro 6 ». L’argent remporté lui permet de poursuivre ses expérimentations sur les appareils. Il continue ses travaux sur les dirigeables jusqu’en 1906 avant de se consacrer à l’aviation. Il est d’ailleurs le premier homme à posséder trois brevets de pilote pour les ballons, les dirigeables et les aéroplanes.
Infatigable inventeur et visionnaire, Alberto Santos-Dumont pressent que l’avenir de l’aviation se trouve dans un autre type d’appareil : l’aéroplane, ou « plus-lourd-que-l’air » selon l’expression inventée par Nadar pour décrire les machines volantes par opposition aux ballons. En 1906, alors âgé de 33 ans, Santos-Dumont effectue ce que de nombreux experts considèrent comme étant le premier vol public réussi d’un avion, ce qui fait de lui un des pionniers dans le domaine. Il effectue deux vols sur son avion « 14-bis » à Bagatelle, près de Paris, d’abord le 23 octobre puis le 12 novembre 1906. En 1907, Santos-Dumont tente à quinze reprises des vols motorisés avec les moteurs Antoinette, beaucoup sont des échecs.
A la fin de l’année 1907, il entreprend la construction de « La Demoiselle », petit monoplace à aile haute ultra léger, rappelant nos ULM actuels. Ces appareils accroissent la réputation de Santos-Dumont et deviennent les vedettes des meetings aériens grâce à leur maniabilité importante. C’est l’ultime appareil conçu et piloté par Santos-Dumont qui effectue son dernier vol le 4 janvier 1910. Ce dernier se termine par un accident auquel il réchappe seulement avec quelques contusions. Le pilote met alors un terme définitif à ses activités aéronautiques.