राइट बंधुओं ने सिर्फ़ उड़ने का सपना नहीं देखा; उन्होंने इसे एक इंजीनियरिंग समस्या के रूप में हल किया। 1900 और 1901 के उनके शुरुआती ग्लाइडर ने उन्हें महत्वपूर्ण सबक सिखाए, लेकिन 1902 का ग्लाइडर एक बड़ी छलांग थी। यह उनके सावधानीपूर्वक शोध और परीक्षण का परिणाम था।

इस ग्लाइडर के पंखों का डिज़ाइन क्रांतिकारी था। उन्होंने पंखों को लंबा और पतला बनाया, जिसे आज उच्च एस्पेक्ट रेशियो (aspect ratio) कहा जाता है। इस डिज़ाइन ने कम ड्रैग के साथ अधिक लिफ्ट उत्पन्न करने में मदद की, जिससे ग्लाइडर हवा में अधिक समय तक रह सका। पंखों का कैम्बर, यानी ऊपरी सतह का घुमाव, भी सावधानी से बनाया गया था ताकि वायु प्रवाह को अनुकूलित किया जा सके। यह सिर्फ़ एक पंख नहीं था; यह एक सटीक एयरोडायनामिक सतह थी।

राइट बंधुओं की सबसे बड़ी सफलताओं में से एक थी उड़ान के त्रि-आयामी नियंत्रण की समस्या को हल करना। उन्होंने देखा कि पक्षी मुड़ने के लिए अपने पंखों के सिरों को मोड़ते हैं, और इसी अवलोकन से विंग वैपिंग (wing warping) का विचार आया।

1902 के ग्लाइडर में, पायलट अपने कूल्हों को एक पालने (cradle) में घुमाकर तारों और पुली की एक प्रणाली को नियंत्रित करता था। यह क्रिया एक पंख के अनुगामी किनारे (trailing edge) को ऊपर और दूसरे को नीचे की ओर मोड़ती थी। एक पंख पर लिफ्ट बढ़ाने और दूसरे पर घटाने से, वे ग्लाइडर को एक तरफ या दूसरी तरफ झुका सकते थे, जिसे रोल (roll) कहा जाता है। यह आधुनिक विमानों में एलेरॉन (ailerons) के समान ही काम करता था, लेकिन यह एक सरल और सुरुचिपूर्ण समाधान था।

हालांकि, विंग वैपिंग का एक अनपेक्षित परिणाम था: एडवर्स Yaw (adverse yaw)। जब एक पंख अधिक लिफ्ट उत्पन्न करने के लिए मुड़ता था, तो वह अधिक ड्रैग भी पैदा करता था, जिससे विमान का अगला हिस्सा मोड़ की विपरीत दिशा में घूम जाता था। इस समस्या को हल करने के लिए, उन्होंने बाद में एक चल पतवार (movable rudder) जोड़ा, जिससे समन्वित मोड़ (coordinated turn) संभव हो सका।

जब राइट बंधुओं ने पाया कि मौजूदा एयरोडायनामिक डेटा अविश्वसनीय था, तो उन्होंने अपना खुद का डेटा बनाने का फैसला किया। उन्होंने एक पवन सुरंग (wind tunnel) का निर्माण किया, जो एक सरल लेकिन प्रभावी उपकरण था। यह मूल रूप से एक लकड़ी का बक्सा था जिसमें एक पंखा लगा हुआ था।

इस पवन सुरंग के अंदर, उन्होंने विभिन्न आकारों और कैम्बर वाले लगभग 200 छोटे एयरफ़ॉइल मॉडल का परीक्षण किया। उन्होंने दो सरल उपकरण बनाए: एक लिफ्ट को मापने के लिए और दूसरा ड्रैग को। इससे उन्हें यह समझने में मदद मिली कि लिफ्ट और ड्रैग के बीच क्या संबंध है और सबसे कुशल पंख का आकार कैसा होना चाहिए।

पंखों को स्प्रूस (spruce) की लकड़ी से बनाया गया था, जो अपनी मजबूती और हल्के वजन के लिए जानी जाती है। फ्रेम को स्थिरता देने के लिए ब्रacing तारों (bracing wires) का उपयोग किया गया था, जो एक मजबूत लेकिन लचीली संरचना बनाते थे। पंखों को मलमल के कपड़े से ढका गया था, जो एक चिकनी एयरोडायनामिक सतह प्रदान करता था। यह सरल संयोजन - लकड़ी, तार और कपड़ा - उल्लेखनीय रूप से प्रभावी था।

इस नींव के साथ, राइट बंधु अपनी अंतिम चुनौती: एक संचालित, नियंत्रित उड़ान, का सामना करने के लिए तैयार थे।