ประวัติศาสตร์ด้านการบินของมนุษยชาติอาจกล่าวได้ว่าเริ่มต้นตั้งแต่ปี ค.ศ. ๑๗๘๓เมื่อพี่น้องตระกูลมองต์โกลฟิเยร์ (Montgolfier) ผลิตบัลลูนโดยใช้อากาศร้อน นำไปแสดงต่อหน้าพระพักตร์พระเจ้าหลุยส์ที่ ๑๖ แห่งประเทศฝรั่งเศส โดยบรรทุกบรรดาสัตว์ เช่น แกะ เป็ดและไก่ บัลลูน สามารถขึ้นไปได้สูงถึง ๑,๕๐๐ ฟุต ได้อย่างปลอดภัย ส่วนการบินโดยมนุษย์เกิด ขึ้นในวันที่ ๒๑ พฤศจิกายน ของปีนั้นเอง โดยให้นักโทษประหารขึ้นไปกับบัลลูนซึ่ง เดอ โรซิเออร์ เป็นผู้ประดิษฐ์ การบินด้วยบัลลูนเที่ยวนี้ประสบความสำเร็จ โดยบินได้สูงถึง ๓,๐๐๐ ฟุต ในระยะทาง ๕ ไมล์ ใช้เวลาบิน ๒๐ นาที และสามารถลงถึงพื้นด้วยความปลอดภัย ต่อมา ในวันที่ ๑ ธันวาคม ปีเดียวกัน เดอ โรซิเออร์ได้ประดิษฐ์บัลลูนบรรจุด้วยก๊าซไฮโดรเจนสามารถขึ้นไปได้สูงถึง ๘,๘๐๐ ฟุต และเขาได้รายงานอาการปวดหูและไซนัสขณะลงสู่พื้น ซึ่งถือได้ว่าเป็นการแสดงอุบัติการทางสรีรวิทยาการบินครั้งแรกของโลก ความสำเร็จอันนี้ทำให้ เดอโรซิเออร์ คิดประดิษฐ์บัลลูนที่ใช้ก๊าซไฮโดรเจน ผสมกับอากาศร้อน ถึงแม้จะได้รับการเตือนจากหลายฝ่ายว่าจะมีอันตราย แต่เขาก็ฝืนดำเนินการต่อไป การบินในเที่ยวนั้นเกิดระเบิดขึ้นและทำให้เดอ โรซิเออร์ เสียชีวิต เหตุการณ์นี้ถือเป็น รายงานการเสียชีวิตจากอุบัติเหตุอากาศยานเป็นครั้งแรกของโลก
จอห์น เจฟฟรีย์ เป็นแพทย์ชาวอังกฤษซึ่งเกิดในประเทศสหรัฐอเมริกามีความสนใจในด้านการบินมาก เขาและปิแอร์ บลังชาร์คเพื่อนชาวฝรั่งเศสได้ร่วมกันประดิษฐ์บัลลูนและ บินข้ามช่องแคบอังกฤษเป็นผลสำเร็จในเดือนมกราคม ค.ศ. ๑๗๘๕ ในขณะทำการบินเขาได้ทำการทดสอบหาค่าของแรงดันบาโรมิเตอร์อุณหภูมิของอากาศ และความชื้น จึงกล่าวได้ว่าเขาเป็นแพทย์คนแรกที่เกี่ยวข้องกับการบิน แต่บุคคลที่สมควรได้รับการยกย่องให้เป็นบิดาของเวชศาสตร์การบิน ได้แก่ พอล เบิร์ต ชาวฝรั่งเศส เขาจบการศึกษาทั้งด้านวิศวกรรมศาสตร์ นิติศาสตร์ และแพทยศาสตร์ เมื่ออายุ ๓๓ ปีและทำการศึกษาการเปลี่ยนแปลงด้านสรีรวิทยาที่เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงความกดบรรยากาศ และได้จัดพิมพ์ผลงานของเขาขึ้นในปี ค.ศ. ๑๘๗๗ ชื่อว่า "การวิจัยแรงดันของบาโรมิเตอร์ทางสรีรวิทยา" จึงถือว่าเขาเป็นแพทย์เวชศาสตร์การบินคนแรกของโลก
จนกระทั่งในปี ค.ศ. ๑๙๐๓ ก็ก้าวมาถึงยุคของการวิจัยและพัฒนาอากาศยานที่หนักกว่าอากาศ โดยพี่น้องตระกูลไรท์ (Wright) ได้ประดิษฐ์เครื่องบินลำแรกได้สำเร็จ และทำการบิน เมื่อวันที่ ๑๗ ธันวาคม ค.ศ. ๑๙๐๓ เครื่องบินของเขาสามารถลอยในอากาศได้นาน ๑๒ วินาที และไปได้ไกลเป็นระยะทาง ๑๒๐ ฟุตเครื่องบินนั้นประกอบด้วยโครงไม้ บุด้วยผ้าและยึดด้วยเส้นลวด กล่าวได้ว่าเป็นการบินด้วยอากาศยานที่หนักกว่าอากาศเป็นครั้งแรก รัฐบาลสหรัฐอเมริกาเล็งเห็นความสำคัญและจัดสรรงบประมาณในโครงการสร้างเครื่องบินอย่างเป็นทางการต่อมามีผู้ดัดแปลงเอาเครื่องบินมาใช้ในสงครามโดยในระยะแรกเพื่อใช้ตรวจสมรภูมิ ต่อมามีการนำเอาอาวุธปืนมาติดตั้งและใช้ยิงข้าศึก ซึ่งเป็นก้าวใหม่อีกก้าวหนึ่งของการบิน แต่ก็หามีผู้ใดสนใจในตัวนักบินผู้ทำการบินว่ามีความผิดปกติอย่างใดหรือไม่ มนุษย์เองก็พยยามดิ้นรนต่อสู้ในเรื่องการบินมาโดยตลอด เมื่อก้าวมาถึงจุดหนึ่งมนุษย์ก็พบอุปสรรคอันเกิดจากร่างกายของมนุษย์เอง จุดนั้นก็คือการบินเร็วกว่าเสียง เหตุนี้จึงมีการนำความรู้ทางแพทย์โดยเฉพาะสรีรวิทยาและจิตวิทยา มาใช้เพื่อปรับปรุงและส่งเสริมการทำงานของมนุษย์ โดยเฉพาะในห้องนักบินของเครื่องบินขนาดใหญ่ที่มีความสลับซับซ้อน ซึ่ง ปัจจุบันสามารถบินได้รอบโลก คนที่มีสุขภาพดีทั่วไปและมีพฤติกรรมที่ไม่ผิดปกติ ก็สามารถเรียนรู้เรื่องการบิน และสามารถขับเครื่องบินขนาดเบาได้อย่างปลอดภัยในสภาพอากาศที่ดีแต่สำหรับนักบินทหาร รวมทั้งนักบินพาณิชย์ของสายการบินต่างๆ ที่ต้องทำการบินเครื่องบินไอพ่นขนาด ๒๐๐ ตัน ในสภาพอากาศที่เลว ร้ายหรือในเวลากลางคืนซึ่งเป็นภารกิจที่ยุ่งยากซับซ้อน จะต้องมีสุขภาพทางร่างกายและจิตใจดีขึ้นไปอีกและองค์ประกอบการบินที่เกี่ยวกับมนุษย์จึงกลายเป็นสิ่งจำเป็นและมีความสำคัญยิ่ง
ในระหว่างสงครามโลกครั้งที่ ๑ กองทัพอากาศเยอรมันเล็งเห็นความสำคัญในเรื่องการบินจึงได้มีการศึกษาค้นคว้าอย่างจริงจังด้านสรีรวิทยาการบิน มีการกำหนดมาตรฐานขั้นต้นกับผู้ที่ต้องการเป็นนักบิน บุคคลเหล่านี้ต้องมีความถนัดเฉพาะทาง มีความเหมาะสม และสุขภาพร่างกายดี ในปี ค.ศ. ๑๙๑๕ ได้สถาปนาหน่วยเวชศาสตร์การบินขึ้นเป็นหน่วยงานที่มีความเกี่ยวข้องเป็นอย่างมากกับความสำเร็จของสงครามทางอากาศในสงครามโลกช่วงนั้น
ส่วนประเทศอังกฤษ มีการคัดเลือกบุคคลที่ไม่เหมาะสมมาทำการบินโดยนำทหารที่เคยบาดเจ็บจากแนวหน้าให้มาทำการบิน ผลปรากฏว่าร้อยละ ๙๐ ของนักบินเหล่านี้เสียชีวิตในปีแรกของสงคราม โดยมีสาเหตุมาจากความบกพร่องของนักบินเอง เช่น การปฏิบัติการบินผิดพลาด การขาดความชำนาญหรือร่างกายไม่สมบูรณ์ เหตุการณ์เช่นนี้ทำให้กองทัพอากาศอังกฤษจัดตั้งหน่วยงานสำหรับดูแลผู้ทำการในอากาศขึ้น ซึ่งมีผลให้การตายที่มีสาเหตุจากตัวนักบินลดลงเหลือร้อยละ ๒๐ และ ๑๒ ในปีที่สองและสามถัดมาตามลำดับ
ประเทศสหรัฐอเมริกาเมื่อเข้าสู่สงครามโลกครั้งที่ ๑ ในปี ค.ศ. ๑๙๑๒ มีการสูญเสียเครื่องบินจำนวนมากทั้งที่ไม่เกี่ยวข้องกับการสู้รบเลย เช่น จากอุบัติเหตุและความเจ็บป่วยของนักบิน สภาสงครามอเมริกาจึงต้องประกาศว่าผู้จะเข้ามาเกี่ยวข้องกับการบินทั้งหมด ต้องได้รับการตรวจร่างกายอย่างเข้มงวด เพื่อความพร้อม และความเหมาะสมกับหน้าที่ นายพล ทีโอดอร์ ชาร์ลส์ เลสเตอร์ ซึ่งเป็นจักษุแพทย์ ได้รับการแต่งตั้งให้เป็นหัวหน้าแพทย์ในหน่วยบินของกองทัพบกอเมริกัน เขาชี้ให้เห็นถึงความจำเป็นในการพิจารณาสภาพร่างกายและอารมณ์ของนักบิน และได้เริ่มจัดตั้งหน่วยแพทย์เพื่อทำการตรวจมากขึ้น ในปี ค.ศ. ๑๙๑๗ คณะแพทย์อเมริกันได้เดินทางไปประเทศฝรั่งเศสเพื่อศึกษาปัญหาต่างๆ และได้พบว่ามีอัตราการเกิดอุบัติเหตุสูงโดยเฉลี่ยแล้วทุก ๒๔๑ ชม. จะมีเครื่องบินตก ๑เครื่อง คณะแพทย์ได้สรุปข้อเสนอแนะว่า นักบินมักเผชิญกับความเครียดอยู่เสมอ ไม่มีความเหมาะสมทางร่างกายและจิตใจที่จะทำการบินอุปกรณ์ป้องกันยังใช้การไม่ได้ ดังนั้นจะต้องมีการคัดเลือกนักบิน ต้องจัดแพทย์อย่างน้อย ๑ คนประจำหน่วยบิน และจัดตั้งโรงเรียนอบรมแพทย์เวชศาสตร์การบินขึ้น ข้อเสนอแนะดังกล่าวนี้มีผลให้อัตราการสูญเสียนักบินลดลงอย่างมีนัยสำคัญในช่วงปลายสงครามโลกครั้งที่ ๑ นั่นคือจุดเริ่มต้นของกิจการเวชศาสตร์การบินในกองทัพสหรัฐอเมริกา
ตั้งแต่ ค.ศ. ๑๙๑๒ จนถึงขณะนี้ พบว่านักบินร้อยละ ๔๐ เป็นโรคอ่อนเพลียจากการบินและไม่สามารถทำการบิน ทั้งนี้เชื่อว่ามีสาเหตุมาจากจิตใจ แต่ในขณะนั้นยังไม่มีการคำนึงถึงสภาพจิตใจและการประเมินทางจิตวิทยา มีแต่เพียงการตรวจระบบประสาทแบบพอเป็นพิธี ในช่วงเวลานั้น การพัฒนาทางจิตวิทยาและเทคนิคการทดสอบ ทำให้การคัดเลือกอยู่ในสถานภาพทาง วิทยาศาสตร์ โดยมีจุดมุ่งหวังโดยตรงให้นักบินสามารถปฏิบัติภารกิจได้สำเร็จ จนปี ค.ศ. ๑๙๒๓จึงมีการศึกษาบุคลิกภาพอย่างจริงจังมากขึ้น โดยเฉพาะเริ่มมีการตรวจอย่างละเอียด โดยใช้กฎทางจิตวิทยาต่างๆ ตั้งแต่เริ่มสงครามโลกครั้งที่ ๒
การจัดตั้งโรงเรียนเวชศาสตร์การบิน มีวัตถุประสงค์ในการฝึกฝนเจ้าหน้าที่ทางการแพทย์ เพื่อทำงานในหน่วยสงครามทางอากาศในยุโรปและในวันที่ ๑ มีนาคม ค.ศ. ๑๙๑๘ ก็ได้มีแพทย์เวชศาสตร์การบิน หรือ Flight Surgeonอย่างเป็นทางการ ตั้งแต่ปี ค.ศ. ๑๙๒๐ จนถึงสงครามโลกครั้งที่ ๒ วิทยาการด้านเวชศาสตร์การบิน ส่วนใหญ่จะเป็นการศึกษาวิจัยที่มุ่งไปที่การตรวจคัดเลือก และการป้องกันอันตรายแก่นักบินรวมทั้งการพัฒนาด้านการลำเลียงผู้ป่วยทางอากาศ ค.ศ. ๑๙๓๐ รัฐบาลสหรัฐอเมริกาจัดตั้งห้องวิจัยทางการแพทย์ เพื่อศึกษาความสมบูรณ์ของนักบินและผลกระทบในการบินต่อบุคคล ที่เกี่ยวกับการมองเห็น ความผิดพลาดจากการหักเหของแสง
การได้ยินโดยเฉพาะความสมดุลของอวัยวะรับรู้การทรงตัวในหูชั้นใน ในปี ค.ศ. ๑๙๓๑ได้มีการพัฒนาชุดป้องกันความกดบรรยากาศ สำหรับนักบินโดยพัฒนามาจากชุดประดาน้ำ รวมทั้งพัฒนาเครื่องบอกระยะสูง จึงทำให้การบินเปลี่ยนเป็นการบินด้วยเครื่องวัดประกอบ การบินในที่สุด ในปีเดียวกันนั้น นายแพทย์อาร์มสตรอง ได้ตั้งห้องวิจัยทางเวชศาสตร์อากาศอวกาศและวิจัยเกี่ยวกับสรีรวิทยาอย่างจริงจัง วิทยาการด้านนี้ได้ก้าวหน้าไปอย่างมากมาย โดยเฉพาะในระหว่างสงครามโลกครั้งที่ ๒ ได้เกิดความรู้และเครื่องมือใหม่ๆ หลายประการ เช่น อุปกรณ์ออกซิเจน การพัฒนาอุปกรณ์รัดตัวการศึกษาปัญหาการปวดข้อจากการบิน ตลอดจนเกิดสถาบันฝึกอบรมด้านสรีรวิทยาการบินขึ้น
ช่วงสงครามเกาหลี เป็นยุคของเครื่องบินไอพ่นที่ท้าทายวิทยาการด้านเวชศาสตร์การบินมากขึ้นและเกิดสิ่งใหม่ๆ ตามมา เช่น เช่น เก้าอี้ดีดและผลของแรงจี ซึ่งเป็นปัญหาต่อเนื่องมาจนทุกวันนี้ ในปี ค.ศ. ๑๙๕๐ พันเอก จอห์น สแตป แพทย์เวชศาสตร์การบินอเมริกัน ได้ศึกษาผลอันเนื่องมาจากอัตราเร่งอย่างรวดเร็วและรุนแรง โดยใช้ตนเองเป็นผู้เข้าทดลอง ผลงานของเขาเป็นที่มาของการสร้างเครื่องบินที่มีที่นั่งที่ปลอดภัยรวมทั้งเข็มขัดรัดตัว และนำไปใช้ในการแผนแบบห้องนักบินแบบอื่นๆ ยานอวกาศ ตลอดจนรถยนต์
ในปี ค.ศ. ๑๙๔๙ นายแพทย์สตอง โฮลด์ จากแผนกเวชศาสตร์อวกาศซึ่งเป็นเพื่อนกับ ดอกเตอร์ ฟอน บาล์ม ผู้ประดิษฐ์จรวดเป็นผลสำเร็จ ได้เล็งการณ์ไกลถึงปัญหาที่จะเกิดกับมนุษย์ในการเดินทางไปในอวกาศ แม้ขณะนั้นวิทยาการด้านนี้จะยังไม่พัฒนาจนแก้ปัญหาได้ทั้งหมด เขาได้รับการยกย่องว่าเป็น "บิดาแห่งเวชศาสตร์อวกาศ" มีการสร้างเครื่องฝึกจำลองอวกาศเพื่อศึกษาการอยู่โดดเดี่ยวเป็นเวลา ๗ วัน จนกระทั่งเดือนธันวาคม ค.ศ. ๑๙๕๙ สามารถส่งลิงขึ้นสู่อวกาศได้ ผลสำเร็จนี้นำไปสู่การส่งมนุษย์อวกาศ อาแลน เชฟฟาร์ด ขึ้นสู่อวกาศ เมื่อ ๕ พฤษภาคม ค.ศ. ๑๙๖๑ แต่ ประเทศรัสเซียได้ประสบความสำเร็จก่อน โดยส่ง ยูริ กาการิน ขึ้นไปสู่อวกาศเมื่อ ๑๒ เมษายน ค.ศ. ๑๙๖๑
ในปี ค.ศ. ๑๙๒๖ หน่วยบินพาณิชย์ได้เริ่มมีการฝึกนักบินขึ้นเองและนักบินพลเรือนก็จำเป็นต้องผ่านการตรวจร่างกายและจิตใจ ต่อมาสายการบินหลายสายได้มีการขยายงานด้านนี้เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ จนมีการตั้งหน่วยแพทย์ของตนเอง และมีการรวมตัวกันจัดตั้งสมาคมเวชศาสตร์การบินขึ้นใน ค.ศ. ๑๙๒๙
ตั้งแต่ปี ค.ศ. ๑๙๐๓ จนถึงปัจจุบันการบินมีความก้าวหน้าอย่างน่าประหลาดใจ จากความใฝ่ฝันของพี่น้องตระกูลไรท์ ซึ่งเป็นเครื่องมือแบบง่ายๆ ในการควบคุมพาหนะของเขาให้บินเหนือเนินเขาที่ตำบลคิตตี้ ฮอค จนถึงปัจจุบัน ความสำเร็จในการบินทำให้มนุษย์ได้เรียนรู้ว่า มนุษย์ไม่สามารถทำการบินได้โดยปราศจากอากาศยานและเครื่องมือสนับสนุน จุดมุ่งหมายในการสร้างเครื่องบินในปัจจุบัน ก็เพื่อใช้ปฏิบัติงานในความสูงและในสิ่งแวดล้อมที่เป็นสามมิติ การรวมมนุษย์และเครื่องมือต่างๆ เข้าด้วยกันจะต้องให้มีความสอดคล้องกัน เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพในการบินมากที่สุดความต้องการสำคัญที่จะให้บรรลุแนวทางนี้คือ ความเชื่อถือได้และความปลอดภัยของเครื่องมือต่างๆ ที่สลับซับซ้อนในการสร้าง รวมไปถึงประสิทธิภาพในการควบคุมการจราจรทางอากาศ และประสิทธิภาพของอากาศยานเอง
เครื่องมือต่างๆ และความละเอียดซับซ้อนที่ใช้ในการบินที่ทันสมัย ต้องควบคู่ไปกับความสมบูรณ์ของร่างกายและทักษะในการบินของมนุษย์ รวมทั้งความสามารถในการทำงานของเครื่องมือ ซึ่งควรจะสอดคล้องกับระดับความสามารถของมนุษย์ นอกจากนี้ยังต้องจัดสิ่งแวดล้อมให้เหมาะสมกับการทำงานของมนุษย์อีกด้วย
