Le premier vol d'un hydravion a été réalisé par Gabriel Voisin, qui décolla sur la Seine le 6 juin 1905, remorqué par une vedette rapide (à moteur Panhard 150 cv), sur une machine qu'il avait dessinée et construite. Le vol se fit à l'altitude 15 à 20 mètres, sur une longueur de 600 mètres. L'engin était un biplan à équilibreur avant, à deux flotteurs (catamaran). Masse à vide 360 kg, surface portante totale (deux plans) 50 m². La modification du planeur en hydravion pour des essais sur la Seine avait été impulsée par Ernest Archdeacon, fondateur de l'Aéro-Club de France.
Le premier vol autonome d'un hydravion fut réalisé par Henri Fabre, qui décolla le 28 mars 1910 de l'étang de Berre, à Martigues, en France, avec son hydro-aéroplane « Canard ». L'exploit fut constaté par huissier.
La marine italienne construisit, sous la responsabilité du capitaine Guidoni, en 1912, l'hydravion Pateras-Pescara. C'est le premier hydrotorpilleur, dont la maquette avait été essayée en soufflerie par Eiffel.
Curtiss fut le premier constructeur à croire en l'hydravion. Il réussit à faire voler l'« Aérodrome » de Langley, muni de flotteurs, en 1914.
Le plus grand hydravion jamais construit, un H-4 Hercules, surnommé Spruce Goose, ne vola qu'une seule fois, pendant une minute environ, en 1947, prototype dû au milliardaire américain excentrique Howard Hughes. C'est avant, puis après la Seconde Guerre mondiale que l'hydravion connut ses heures de gloire, notamment dans le transport de passagers transatlantiques, souvent dans des conditions de luxe extrême.