古生物學研究逐漸為人類揭示了昆蟲翅膀進化的過程。在距今3.5億年前，昆蟲是地球陸地上的統治者。當時的氣候溫暖潮濕，正適合昆蟲這類動物的生存。當時的昆蟲體型巨大，身上沒有翅膀，只有一些小型昆蟲上會長出附翅，它們的作用不是飛行，而是用來吸收太陽熱量，保持夜間昆蟲體溫的。但幾千萬年後的石炭紀，兩棲動物和爬行動物開始在陸地上出現，它們都以昆蟲為食。為了躲避天敵，昆蟲不但強化了跳躍能力，而且附翅也開始發育，幫助昆蟲在跳躍的同時滑翔更遠的距離。在這樣的進化條件下，昆蟲也逐漸進化出了現在薄如蟬翼的翅膀，可以飛得更遠，更靈活。昆蟲的飛行原理，無法通過空氣動力學來解釋。因為昆蟲太小太輕了，拍打翅膀不足以讓它騰空而起。目前科學家提出的一個可能性解釋，就是氣旋。昆蟲拍打翅膀能夠讓周圍的空氣產生氣旋，進而獲得向上的升力。大部分昆蟲都能夠長時間飛行，卻不會感到疲勞，這是因為昆蟲可以直接把氧氣供應給肌肉，不需要血紅蛋白的參與，因而效率極高。
除了昆蟲飛行原理外，昆蟲是如何在空中保持姿態，又是如何應對風向的瞬息萬變的，這都是人類無法理解的謎團。想要瞭解小小的昆蟲，或許還需要好幾代科學家的努力。
