从第一次世界大战开始，巡洋舰通常会携带一两架浮筒式水上飞机，用来执行远程侦查任务、目标搜索和火炮设计修正误差等任务。这些飞机通常放置在军舰上，有些从炮塔上年的起飞滑轨弹射出去，飞机降落的时候则降落在军舰附近人，然后再用起重机吊装上来。
一战结束后，航空业也得以长足进步，虽然很多大型飞机可以抵达之前无法触及的区域。但是机场硬件条件的匮乏也凸显出水上飞机的特性。例如英国飞往印度和澳大利亚等国航线都在此时陆续建立。大型飞机在飞越海洋地区时，机械故障也会导致紧急迫降。水上飞机则有很好的安全特性。
航空运动也极大地提升了水上飞机的性能，例如1931年史奈德杯竞速比赛的冠军就由英国超级马林的S.6B竞速机夺下，其最高速度创下651.2公里/时的成绩。
第二次世界大战成为水上飞机发展的爆发期，包括美国、英国、德国、日本和意大利都装备了水上飞机。这些飞机承担了很多巡逻、护航、侦察、反潜、轰炸等军事任务。
日本的爱知飞机公司甚至研发出一款伊-400号潜特型潜艇的M6A1晴岚，日军的打算用它对巴拿马运河进行轰炸，用以阻断美国海军增援太平洋地区的速度。真是脑洞大开的日本人。
二战期间，美军也曾向休斯飞机公司订购了一款超大型越洋运输机，霍华德·休斯倾力拿出了休斯H-4大力神。而庞大的机身严重耽误的研发进度，战争结束后才完工。且它的噪音、耗油量、舒适等性能均堪忧，最终没有进入实用阶段，便遭到了淘汰。而时至今日，休斯大力神仍是世界上最大的飞机之一，尤其是翼展长度仍保持世界记录。
图、休斯H-4大力神
二战后跑道等基础设施逐渐完善，飞机的性能和可靠度也提升至新的阶段，空中加油技术也逐渐成熟，水上飞机的地位开始遭到动摇。但是此时也有不少黑科技诞生，例如美国海军就拿出了F2Y海标式喷射水上战斗机计划。
F2Y海标式喷气水上战斗机曾是美国研制唯一一款喷气式水上战斗机。其采用三角主翼和三角垂直尾翼，没有水平尾翼，进气口在机身上方用来防止海水涌入。机身后端则放置了2具J-46型喷气发动机，起落架采用滑水板，然而其一直解决不了水上滑行时的震动和安全问题。1947年美军委托康维尔公司研制。1953年F2Y在圣迭戈湾试飞成功，但是由于技术和实际应用问题以失败而告终。
其实水上飞机是最适合进行灭火的工具。由于水上飞机自身的特性，它可以安全的吸取、储存并投放大量淡水。这对于森林火灾的扑灭是上有天然的优势。
目前水上飞机已经逐渐退出了军机序列，只有少部分国家还是用水上飞机执行救援或反潜等任务。民用市场则以紧急救援、消防和中小型通勤飞机为主。有部分轻型飞机都能作为补充型号合格证(STC)的形式由第三方改装成水上飞机。
卓克斯海洋航空曾是世界上最著名的水上航空公司，其创建于1917年。总部位于劳德代尔堡好莱坞国际机场。主运营基地位于迈阿密水上飞机基地（MPB），它为巴哈马提供定期的水上飞机服务。但是在2005年12月19日发生了严重的航空事故，卓克斯海洋航空在2007年宣布停业。
