11月20日，用管道制成的更大更重的轴从代顿市送来了。当他们再次进行试验时，新的问题又出现了，被装在轴上，并用反螺纹的螺母固定的链轮不断地出现松动。这虽是一个小问题，可是莱特兄弟一时又拿不出什么办法解决它，他们只好闷闷不乐地上床睡觉。第二天，他们像往常一样，不得不使用在自行车制造中学到的技术，通过把车胎固定在轮轴上，他们发现了广泛使用胶合剂的方法。记得从前有一次，他们曾经将一个钟表匠宣称已经报废的记秒表的指针粘好了，现在，为什么不能再用胶合剂在链轮上也试一试呢？于是他们立刻把螺旋桨的轴和链轮加热，然后把液状的胶合剂倒在螺纹上，再把它们旋紧。这样，链轮就再也不会松了。
当动力飞机要开始试飞时，恶劣的气候又来临了。一连好几天都是雨雪交加，北风也达到了每小时40至48千米。就是在被坏天气耽搁的日子里，他们也没有闲着，还在忘我地工作，发明了一种机械装置来自动测试飞机从起动到停机这一段时间里的性能、飞机飞越的距离、发动机和螺旋桨的转数，秒表计算时间，风速表记录气流的速度，一个计数器统计发动机运转的转数。他们的秒表、风速表和转数计数器都能自动开动并能同时停止。
在这一段时间里，他们还忙于试验机翼的强度并多次进行了令人满意的发动机的试验。可是在11月28日的一次发动机试验中，他们发现最近加工的管状大轴出现了裂缝！
由于冬天即将来临，他们已经没有时间再等候把大轴寄回代顿市修理了。奥维尔决定立刻亲自回去一趟。他们要用更坚硬的工具钢做大轴而不用管状轴。他们觉得事先采取预防措施是必要的，免得发生发动机爆炸事故。
直到12月11日（星期五），奥维尔才赶回营地。他在路途上从一张报纸上读到了兰利教授的飞机最近在华盛顿的波托马克河试验失败的消息：兰利先在河上建造一艘巨大的平面船，船上铺设了轨道。在轨道的一端装有一具弹簧发射器，靠它把停在轨道上的飞机推送出去。试飞的那天，机械师打开发射器的键钮，借助弹簧的力量，飞机即刻被推送向前，虽然飞机本身发动了引擎，螺旋桨也旋转起来，然而它刚离开轨道不久，就一头栽到河中央了。这个消息使奥维尔震惊，同时更坚定了他研究制造飞机的决心。
奥维尔一到营地，哥俩就把新的坚硬的大轴装到发动机上，第二天下午（星期六）飞机已再次完成了试飞的准备。可这天风太小，单凭一条60英尺长的单轨道在平地起飞是不行的。可是在天黑前把飞机弄到附近的一个小山坡上去也来不及了。在那座小山上，他们早已在较陡的山坡上铺设了轨道，即使是在无风的天气里，飞机也能获得足够的速度起飞。
整个星期天莱特兄弟都坐在机库里读书，满心希望第二天的气候适合飞行。他们现在特别害怕再拖延时日，因为他们也像孩子一样渴望回家过圣诞节。如果第二天还是一个坏天气，那么他们就有可能在基蒂霍克再呆上两三个星期。
12月14日（星期一）拂晓时，天气非常晴朗，太阳照在第一架动力飞机上熠熠生辉。它的机身总重量是340千克，机翼长12米，弦2米，面积达47平方米。单是发动机就重80千克，两具螺旋桨分别装在发动机的左右两侧，莱特兄弟凭借金属链条及齿轮的原理，使得螺旋桨每分钟可以旋转350次，又从“风洞”实验中得知螺旋桨较长，则推进力亦随之增强的原理。此外他们还制造了一个速度计，那是一种扇形板，当它承受风力时就自动地逆着发条而旋转，在刻度上显示其速度。奥维尔也设计出一个计时表，能在飞行中自动记录飞行时间。莱特兄弟将这架动力飞机推拉到基尔德维尔山的山坡上去进行飞行试验，因为这一天气温比较低，风力较小，不适合在营地附近的平地进行试验。在较小的风里，驾驶员比较容易操纵飞机。这次他俩充满信心，认为会飞行成功，并能驾驶飞机飞过将近5英里远的基蒂霍克救生站。
莱特兄弟十分欢迎旁观者观看他们的飞行试验。他们向营地周围的居民发出了邀请，希望人们来参观。可是他们不可能说出第一次飞行的准确时间。于是他们在机库上架设一个信号牌，这样从一英里以外的基尔德维尔救生站就能看见。救生站的工作人员都在注意着那个信号牌。那一天莱特兄弟的信号牌挂到机库的墙上不久，丹尼尔斯、韦斯科特、比彻姆、多佛，还有“本尼大叔”奥尼尔都赶来了。他们一起帮忙把飞机拖到一个山坡上。把一架340千克重的飞机拖那么远可不是一件容易的事情。莱特兄弟略施小计，就完成了这一工作。他们把飞机放到一辆有两个轮子的小车上，然后再将它们拉到准备用作起飞跑道的单轨上，将它们推向18米木轨的尽头，然后把后一段木轨又搬到飞机前边，就这样循环往复，他们使飞机能够顺利前进。木轨的横截面为2×4英寸，木轨的上面覆盖了一层薄薄的铁皮。
人们终于将飞机弄上山坡。起飞前，飞机被一根铁丝拴住以免滑动。他们启动发动机，让它先运转几分钟，看看它的情况是否良好。一切都如愿以偿，准备妥当。谁来当第一次飞行的驾驶员？他们不得不靠掷硬币来决定，结果威尔伯赢了。威尔伯从容不迫地登上飞机，飞机起飞了，有两个牵着狗来看热闹的小男孩被发动机的轰鸣声吓跑了。
下面是奥维尔·莱特对当时情况的叙述：
我扶住机翼，想在飞机沿轨道往下冲时帮助飞机平衡。但是当铁丝松脱后，飞机冲刺得如此之快，我才跟着跑了几米就被甩下来了。飞机冲了约35米～40米就离开了轨道。
可是飞机上升得太急，它才升高仅仅一米多就出现失速现象，落到了32米以外的小山脚下。我的秒表显示出飞机在空中飞了3秒半。飞机着陆时左翼先触地，机身还在旋转。
一根滑橇插进了沙堆，被折断了。飞机上其他一些构件也摔坏了。可是从整个飞机来说，损坏并不严重。从试验来看，没有任何迹象表明发动机功率不足，不能让飞机升空。飞机的降落总是在起飞点十几米远的下方，试验表明我们采用的着陆的方法是安全的和实用的。总的来说，我们对这次试验的结果是非常高兴的。
以后的两天我们都用来修理飞机，一直到16日的下午，我们的飞机才修复并准备再次进行试验。当我们把飞机推到机库前的轨道上进行最后的调试时，来了一位陌生人。他对着飞机看了几秒钟后便问我们这是什么东西，我们告诉他，这是飞机。他又问我们是否要让它飞上天去，我们说只要风力适宜，我们就放飞。他又对着飞机端详了好几分钟才彬彬有礼地说：“看起来，这架飞机是飞定了，只要‘风力适宜’”。我们觉得十分有趣，当他重复我们的话“风力适宜”时，毫无疑问，他脑子里一定在想着最近刮起的风速为120千米的风暴。
12月16日的夜晚，一股很强的冷气流从北方南下了。17日早晨我们起床时发现木棚周围的水坑里的水都结了冰。当时风速是每秒钟10至12米（每小时36千米～44千米），我们想这阵风不用很久就会停息下来的。因此那天上午，我们又回到了室内，等到上午10点钟，风力还未见小，我们决定继续试验。于是便把信号牌挂了出去，让救生站的人们前来观看我们的试飞。我们认为在这样的风力下，飞机在营地附近的平地上起飞是不成问题的，同时也是十分困难的。可是在飞行中增加的危险也部分地被飞机降落时较慢的速度抵消了。
我们在新木棚的西边松软的沙地上铺设了一条大约30米长的轨道。刺骨的寒风给我们的工作增添了许多困难，我们不得不一次又一次地跑进屋里烤烤冻僵了的手脚，当一切都准备妥当后，救生站的工作人员丹尼尔斯、多佛、埃思里奇，曼蒂奥村的布林克利和穆尔来到了试飞现场，后者是纳格斯黑德镇的一个小男孩。
我们有一个“理查德”轻便风速表。我们就是用它来测量风速的。第一次起飞前的风速是每秒钟11米～12米，即每小时39千米～44千米。当天最后一次起飞前的风速是每秒钟9米～10米，起飞后的风速为8米多一点。基蒂霍克的气象站在10点半钟和12点钟时，也就是进行那4次飞行试验时为我们提供了风速记录，第一次试飞时风速每小时44千米，最后一次为39千米。
虽然我们掌握了人类最近10年来数千次滑翔试验所获得的知识和技巧，虽然我知道我们这架动力飞机试飞过，对驾驶员来说是十分安全的，可我还是不敢相信我今天就要顶着风速为44千米的大风驾驶一架奇特的飞行器进行我的第一次试飞。虽说有了这几年的经验，我还是为我们敢于冒险在这样的气候条件下驾驶一架新的未驾驶过的飞机进行试验感到大为惊奇。尽管有些忐忑不安，我还是坚信几年来我们在试验室勤勤恳恳、一丝不苟的工作基础上得出的气动压力表，以及根据这些科学数据计算和设计出的飞机是可靠的。我坚信在三年来试飞滑翔机的基础上发展起来的平衡操纵系统是有效的。事实告诉我们，这架飞机能够升空， 只要具有一定的飞行知识，它就能够安全地飞行。
威尔伯14日那天已经进行了不成功的尝试，这次试飞的权利理当属于我了。
我们开动了几分钟引擎，以便让它烧热。我解开了把飞机拴在轨道上的铁丝，飞机就迎风向前滑动了。威尔伯跟在飞机旁边跑，他扶着机翼以保持它在滑行时的平衡。跟14日那天在无风的天气里飞行不一样，这一天是迎风起飞，所以飞机起动得很慢，威尔伯能够跟着飞机跑了12米直到飞机离开地面。救生站的一位工作人员为我们的试飞拍下了一张照片，当时飞机刚好到达轨道的尽头，并已升到离地面大约0. 6米的高度。这是我事先把照相机放在三角架上，镜头对着估计飞机离开轨道后将要到达的位置。因此这张照片拍得很成功，从照片上看到威尔伯毫不费力地跑到了跟飞机平行的位置上，可见飞机当时飞行速度并不快。
飞机从起飞到着陆的整个过程都很不稳定，这一方面是因为气候不正常，一方面是我们还缺乏操纵这架飞机的技术。前方向舵由于太靠近主体而难以控制，它在飞机发动后不停地转动，以至它向一边转动得厉害，然后又向另一边转去。结果使飞机一下子上升到大约3米高，一下子又突然直冲下来。飞机落下的地点离轨道的尽头约30米多一点，它升空的高度有36. 5米。飞机的猛然下落结束了这次飞行。由于当时风速是每秒钟10. 7米，而飞机迎风飞行的速度是每秒钟3米，据推测在静风的时候，这架飞机的速度就可以达到每秒钟13. 7米，相应的飞行距离就可达164. 6米。
这次飞行虽然只持续了12秒钟，但它是有史以来依靠自己的动力，载人在平地上飞行的第一架飞机。我们忘不了这一天——1903年12月17日！
在参观者的帮助下，我们把飞机拉回到轨道上，准备进行再一次飞行。当时寒风刺骨，我们只好再次跑到室内去暖暖身子。小穆尔看到桌子下的一个盒子里装满了鸡蛋，他问急救站的一个工作人员，我们从哪里弄来这么多的鸡蛋。当地人生活水平极低，他们赖以生存的手段是在短暂的渔汛期下海捕鱼，至于其他的食物供应则是十分有限的。小穆尔可能一生中还从来没有一次见到这么多的鸡蛋呢。
被穆尔问到的那个人开玩笑地反问穆尔，他有没有注意到室外跑来跑去的小母鸡。“那只鸡一天生8～10个蛋”。穆尔因为刚刚亲眼看到一架能够把自己升上空中并在空中飞翔的机器——一件人们像永动机一样觉得不可思议的事情——所以他几乎准备相信任何奇迹了。可是在他跑到室外仔仔细细地观察过那只“神奇”的家禽后，他跑回来评论说：“那只是一只常见的小母鸡呀！”