1894年，他们把报纸典当给一家通讯社，开起了莱特自行车修理店(后成为莱特自行车公司) 。从此他们开始从事自己梦想的事业 。
1896年5月，他们关注了史密斯索尼安学院的Samuel Langley的蒸汽飞机模型的试飞、芝加哥工程师和致力于飞行研究的权威Octave Chanute在密歇根沙丘和湖边几部飞机模型的试飞 。
1899年5月，威尔伯给史密斯索尼安学院写了封信请求得到航空方面的信息和书籍 。基于Sir George CAyley，Chanute，Lilienthal，Leonardo da Vinci以及Langley的草图和灵感，莱特兄弟开始了他们的机械航空试验 。莱特兄弟完成了所有理论研究就开始动手实践，他们的自行车店员Charlie Taylor成为了小组的重要一员，三人共同合作建造了第一架飞机引擎 。
莱特兄弟不仅努力掌握前人的研究成果，而且十分注意直接向活生生的飞行物——鸟类学习 。他们常常仰面朝天躺在地上，一连几个小时仔细观察鹰在空中的飞行，研究和思索它们起飞、升降和盘旋的机理 。当年他们提出的许多新颖想法，都在以后的航空工业中得到了应用 。
在吸取前人经验教训的基础上，莱特兄弟开始了飞行器的研制 。在无法得到别人资助的情况下，他们用自行车生意赚来的钱进行飞机的研制 。兄弟俩的配合是完美无缺的 。哥哥威尔伯勤勤恳恳，扎扎实实，拥有工程师的细致和谨慎;弟弟奥维尔则富有艺术家的想象力，敢于不断创新 。两颗智慧的大脑密切配合，相得益彰，正如威尔伯所说：“奥维尔和我一起生活，共同工作，而且简直是共同思维，就和一个人一样 。两兄弟认为飞机能不能顺利飞行，关键就在于如何设计和控制它在飞行过程中各种受力间的平衡 。维尔伯·莱特用一张水平放置的纸演示了这个问题：如果让它自由落下，在理想的平静空气当中，我们可以想象它一定是平稳落下，但理想条件是很罕见的，任何一点气流都会使得纸张翻转和飘荡 。对于飞机来说，完全理想的空气条件下，要实现上天并不难，但是天空中总是存在风，这就使得实现飞机飞行的关键，在于如何调节飞机前后左右各个方向的受力平衡，特别是飞机的重心和升力受力点之间的关系 。
早期由于担心机翼过大，会使得飞机难于操纵，因此一般机翼面积都不是太大 。例如李廉萨尔的机翼面积为151平方英尺，皮歇尔的为165平方英尺，查卢特的为143平方英尺 。这就使得飞机所能够获得的升力并不充裕，相比之下，驾驶员的重量就占了升力的很大部分，那么在这种受力情况下，驾驶员自身的位置变化将严重地影响飞机的重心，而当时一般的设计思路就是顺势利用这点，由驾驶员改变身体位置来控制飞机的飞行姿态 。然而正是这样一种思路严重制约了飞机操纵性能的提升，因此莱特兄弟决定改变这个技术思路 。他们首先仔细研究了前人的试验数据，再通过大量风筝、滑翔机以及风洞试验做验证，设计出了最佳的机翼剖面形状和角度，以便获得最大的升力;然后决定把一般大小的机翼增大一倍，达到308平方英尺 。最重要的是，他们设计了通过直接控制机翼来操纵飞机飞行姿态的机构，同时，在飞机整体的升力增加后，飞机对于驾驶员自身位置的变化也不那么敏感了，这就使得飞机尽管机翼面积大大增加，但可操纵性能并没有比小机翼飞机降低! 兄弟俩认为要建造一架飞行机器，有三个主要的障碍：(1)如何制造升力;(2)如何获得驱动飞机飞行的动力;(3)在飞机升空之后，如何平衡以及操纵飞机 。前两个问题在某种程度上已经获得解决 。
【美国著名的发明家莱特兄弟简介莱特兄弟在发明的时候都遇到什么困难】