1901年春,韋伯和奧維爾改進了奧托·李連達的計算,製造了第2號滑翔機。這不是對前人的模仿,而是基於自己實驗產生的新飛機。新飛機更大,機前有升降舵,機後裝有方向舵。這些裝置可以使機身保持平穩,並能變換飛行方向。
這年秋天,改進後的第3號滑翔機升空了。第3號滑翔機在強風和微風下都能飛,在空中逗留了30秒之久。這樣的成就,連他們自己都深感意外。他們接著又著手製造了第4號滑翔機。在吉迪赫克共進行3000餘次滑翔飛行試驗。
滑翔機再好,不借助風力就不能飛行。兩兄弟的腦海裏一直在想這個問題。他們一回到迪頓鎮,立即將自行車改為飛機製造廠。可在當時,幾乎所有的人都不相信人類可以在天空飛行,就連某些著名的科學家也不例外。
動力飛機的關鍵部件是引擎,萊特兄弟加緊研製自己的汽油發動機。在此同時,華盛頓史密斯尼安研究所的藍格勒教授得到政府的資助,在試製用蒸汽引擎帶動螺旋槳的動力飛機。但藍格勒的兩次試飛都失敗了,不久他便去世了。
汽油發動機製成後他們根據精確的計算製造了一架機翼長12米的新飛機,又將兩支螺旋槳分別裝在發動機的左右兩側,用齒輪和鏈條將動力從發動機傳遞到螺旋槳。他們還設計了一架速度計和計時表,安裝在飛機上。
他們帶著“飛行家1號”再次來到吉迪赫克。1903年12月17日,飛機停在沙灘上先鋪設的木軌上,木軌外包著鐵皮,是供飛機滑行的。奧維爾迫不及待地登上飛機,俯伏在下層機翼的中央,手握升降器的操縱杆,心髒不住地狂跳。引擎發動,螺旋槳開始旋轉,機身緩緩地向前滑行,它迎著強勁的海風冉冉升空。飛機向前飛行了260米,在空中逗留了59秒,平平穩穩地著陸了。劃時代的59秒!韋伯興奮地奔過去,握住弟弟的手。
他們把試飛成功的喜訊首先報告給《迪頓日報》,希望與家鄉的人們共享光榮,然而得到的卻是冷漠的懷疑。在把飛行當作妄想的當時,誰會相信沒有堂皇學曆和聲望,僅憑自己的頭腦和雙手的萊特兄弟會在飛行事業上一舉成功。
隻有父親和妹妹對他們竭力鼓勵和支持。萊特兄弟拿出所剩不多的全部資金,製造了一架發動機功率更大的飛機。韋伯起草了一份辭意懇切的報告給美國政府希望得到資助，可是寄往華盛頓的報告如石沉大海,杳無音訊。
經濟狀況日見窘迫,研究幾乎中斷。此時,經熱心於飛行的法國軍官法培爾牽線,法國政府向他們發出邀請。韋伯讓弟弟留在國內,1908年6月,隻身去法國作首次公開表演。多年心血的結晶就要得到承認了,兄弟倆興奮不已。
韋伯在法國的表演引起巨大的反響,歐洲各報均以醒目的標題報道了飛行表演的盛況。韋伯在法國創造了一次飛行時間達2小時20分23秒、飛行距離達1175千米的紀錄。他因此獲1908年度的“墨修朗獎”。
法國政府派人來談判收買飛機的專利權。由於開價低於萊特兄弟向美國政府提出的50萬美金,韋伯斷然拒絕。這年冬天,韋伯在法國南部的波爾城開辦了世界上第一座飛行學校。歐洲各地慕名求教的青年紛紛擁向波爾城。
韋伯在歐洲公開表演的同時奧維爾在國內多次創下飛行記錄。9月中旬的一天當他與一名誌願者作雙人同乘飛行表演時,馬達突然停轉,機身急速下墜,隨即轟然一聲巨響,撞落地麵。司機當場身亡,奧維爾被送進醫院。
1909年春,韋伯載譽回到美國,奧維爾也痊愈出院。6月,華盛頓郊外的梅耶要塞車水馬龍,盛況空前,美國陸海軍高級將領、總統和政府官員都前來觀看。這天,萊特兄弟駕機創雙人同飛1小時35分20秒的世界紀錄。
這年11月,“萊特飛機公司”在迪頓鎮正式成立。萊特兄弟日夜孜孜不倦地埋頭研究。他們生產的飛機性能優異,飛得高飛得快,而且安全。英、德、法各國都向萊特公司購買了製造權。公司的訂單源源不斷,生意日益興隆。