从翼龙，鸟类，昆虫，到木鹊，热气球，再到飞机，航天器，生物尤其是人类从未停止过对天空的向往和探索，作者在书中围绕飞翔这个主题，讲述了生物包括人类为了可以飞上天空而发生的许多故事。
为什么要飞翔？
看看大自然中时刻都在上演的故事，雄性飞蛾在闻到雌性的气味后飞向远方一只雌性飞蛾；蜂鸟，蜜蜂在花丛中不停飞舞采集花粉；鸟类在固定时节长途迁徙到特定地区。生物通过飞行来寻找食物、逃离捕食者、每年夏天迁徙到繁殖场，对一些物种来说拥有了翅膀，也就有了各种生存优势，从而让它们更好的生存与繁衍，而自然选择让拥有翅膀的生物不停进化着自身的飞行技能。
那么自然界中的飞行家们又是如何飞翔的呢？
作者在书中详细介绍了生物为了飞翔而采取的五花八门的方法。让体积足够小是一种办法，这样自身的表面积相对自身的重量就越大，就越容易兜住空气，从而飞起来。像大气中的浮游生物或者花粉几乎不费吹灰之力，一阵风就可以让它们飞上天空。
那么如果自身的体积很大呢？那么这种生物所要做到就是将表面积扩大到不成比例的地步，以此抵消体重的增加。很多可以飞行的生物将自己胳膊上的骨骼或者肌肉改装成了飞行的工具。蝙蝠、翼龙，是用薄薄的皮膜，鸟类则是用独一无二的羽毛。除了利用体积与飞行的原理，还有许多动物采用了滑翔的方式，比如蜜袋鼯，这种生物依靠翼膜能滑翔到约50米外的树上。
动力飞行则是人类和很多动物普遍采用的飞行方式。人类制造的很多飞行工具像直升机，火箭以及飞机都属于动力飞行，不同的飞行工具则应用了不同的物理原理。而鸟类的动力飞行方式则复杂的多，这也是作者重点介绍的内容，鸟类挥动自己的翅膀，翅膀以及上面的羽毛产生了飞行的力，然而不仅于此，经研究发现，鸟类通过翅膀拍击还可以产生比人类制造的飞机所应用的更为复杂的力，并且很多鸟类都能像直升机一样悬停、倒飞和侧飞，有些鸟类比如蜂鸟甚至可以倒立飞行。昆虫开始在天空中飞行的历史要比鸟类更早，很多昆虫拥有翅膀，它们应用翅膀飞行的方式与鸟类相同，但是还有一部分小型的昆虫，例如蚋、蚊子或胡蜂则是利用其以固定频率震动的肌肉来实现飞行的。
除了现代的动力飞行工具，人类在飞行史的早期制造出了轻于空气的飞行器。比如气球和飞艇，它们是利用氢气或氦气这样比空气更轻的气体，或是更轻的热空气托起自身然后毫不费力地浮在空中。另外不要忘记植物，虽然大部分植物不会移动，但是一些植物比如悬铃木和其他几种植物的种子都有翅膀状的结构，它们将种子射向空中，借助风的力量，这些种子能像微型直升机般在空中盘旋飞翔。
人类在探索太空的过程中采用了失重飞行的方式。飘浮在太空中的宇航员和体重秤、空间站和其中的一切，围绕地球飞行的卫星，它们真的是因为摆脱了引力才得以飞翔的吗？作者在书中给出了答案 。
书中对比了人类设计的飞行器和可以飞行动物发展自身飞行技能的不同。对于这两者来说，在离开地面一事上不断进步的过程是截然不同的——动物通过数百万年缓慢、逐步的改进成为“飞行器”，并随着世代的更迭越飞越好。而人类是通过在绘图板上推陈出新从而造出越来越好的飞行器，这种进展以年或十年为单位，而非数百万年。这两种模式却可以常常产生相似的飞行方式。
作者还介绍了翅膀的进化历程。这里就涉及到对进化论持怀疑态度的人经常提出的问题——半个翅膀有什么作用呢？也就是说如果翅膀是逐步进化的，那么处于半个翅膀阶段对于生物有何益处呢？作者站在进化论的角度，回顾了翅膀在生物体上的进化历程之后回答了这个疑问。
从昆虫、鸟类、蝙蝠翼龙开始，生物通过翅膀飞上了天空，人类则利用自身的智慧，借助科学的力量，通过热气球，飞机和航天器，把飞行的边界从近地拓展到太空。人类之所以能够在飞行上取得如此多的成就，是靠着古往今来对数学，生物学，物理学等诸多领域的研究和探索来实现的。对于人类来说，飞翔并不仅仅是物理意义上的，科学本身同样是向未知领域的飞翔。