无人机最早的开发是在一战后，二战中曾以无人靶机用于训练防空炮手之外，美國與德國都嘗試以飛機攜帶大量炸藥，經由飛行員直接或者是透過另外一架飛機控制，對特殊目標進行精確度較高的攻擊。德國是以戰鬥機加上無人轟炸機的槲寄生型態使用於東線戰場。美國試驗性的使用B-17轟炸機作為炸藥的載具，飛行員在最後階段啟動自動飛行裝置之後跳傘，飛機則在預設的飛行之後撞擊目標。
第二次世界大戰之後有數種發展路線。一種是以退役的飛機改裝成為特殊研究或者是靶機。一種是以專門設計的小型無人飛機擔任特殊的偵查或者是試驗任務，第三種是以小型無人飛機取代大型飛機的任務。隨著電子技術的進步，無人機在擔任偵查任務的角色上開始展露灵活性與重要性。在越戰期間，美軍就曾經使用大量的無人機對高價值或者是防禦嚴密的目標進行偵查工作，如此一來可以減少人員的傷亡或是被俘虜的風險。在越戰時期美國軍方開發的遙控載具（Remotely Piloted Vehicle；RPV），也就是雷恩航空公司（Ryan Aeronautical（英语：Ryan Aeronautical））的AQM-34火蜂（Ryan Firebee（英语：Ryan Firebee））為早期無人飛機的代表產品之一[3][4][5]。此外，以A-12偵察機攜帶的D-21三倍音速無人偵察機是非常特殊卻不太成功的另外一項嘗試。
美國海軍於1950年代尋找一種較ASROC反潛火箭便宜的反潛系統時，曾經利用小型無人直升機部署於驅逐艦上，攜帶魚雷攻擊被標定的蘇聯潛艇。這項名為無人反潛直升機（Drone Anti-Submarine Helicopter，DASH）計畫於1960年展開，然而，受到越戰軍費的影響，1967年美國國防部以效果不如預期為由將其取消。不過，同時期該國國防部也曾經改裝少數DASH計畫的QH-50直升機於越南擔任偵查任務。除此之外，日本自1965年到1967年，一共向美國採購20架QH-50，部署在海上自衛隊的艦艇上。[6]
世界上首次無人機和有人機的空中戰鬥是1964年11月15日，中國解放軍使用殲6擊落美國火蜂式無人偵察機，當時火蜂式侵入中國雷州半島領空，由飛行員徐開通擊落，後續五年間又有17架美國無人機偵查中被解放軍擊落[7][8][9]。
1982年以色列航空工业公司（IAI）首創以無人機擔任其他角色的軍事任務。在加利利和平行动（黎巴嫩战争）时期，侦察者无人机无人机系统曾经在以色列陆军和以色列空军的服役中担任重要战斗角色。以色列国防军主要用无人机进行侦察、情报收集、跟踪和通讯。在1991年的沙漠風暴行动中，美軍曾經發射專門設計的小型無人機作為誘餌来欺騙敌方雷達系統。
美国国家航空航天局曾经赞助研究以太阳能为动力的无人机称为太阳神，2001年，太阳神达到约30公里高。在2003年6月26日太阳神无人机在太平洋上空分解并爆炸。
21世紀後的伊拉克戰爭，首度有無人機大量投入戰場，最初的一代主要以侦察机為主，現在一些无人机已经装备了武器（例如RQ-1捕食者装备了AGM-114地狱火空对地导弹）。由无人机担任更多角色的军事设想，最初是侦察，现在则发展到了空对地攻擊。装备有武器的无人机称为無人駕駛作戰飛機。2010年代以來先進迷你型無人機的製造和科技極快速的發展，美軍在这类飞行器上的兴趣也不断增长，因为这为他们提供了成本低廉、極富任務灵活性的战斗机器，使用这样的战斗机器就沒有導致飞行人员伤亡的风险。