W 1783 r., a więc kilka lat po tym jak Scheele badał wpływ światła na związki srebra, w Paryżu bracia Montgolfier doświadczalnie sprawdzali, czy balon napełniony gorącym powietrzem uniesie się nad ziemię. Eksperyment powiódł się i tym samym zapoczątkowano epokę lotów balonowych.

Wkrótce przyszedł też czas, by z powietrza zacząć fotografować Ziemię. Pierwszą taką fotografię wykonał paryski fotografik Gaspard Felix Tournachon, znany pod artystycznym pseudonimem „Nadar”.

Do swej kolekcji zdjęć przedstawiających sławy ówczesnego świata sztuki i kultury dołączył podparyską wieś Petit Bicetre, którą uwiecznił w 1855 r. Zdjęciami z balonów zainteresowali się bardzo szybko wojskowi. Próby prowadzili Francuzi, Niemcy, Anglicy, Włosi, Rosjanie. W Stanach Zjednoczonych utworzono nawet specjalny oddział fotograficzno-topograficzny, który w czasie wojny secesyjnej zajmował się fotografowaniem pozycji przeciwnika (jego szefem był Polak Tadeusz Lowe Sobieski). Z sukcesem zastosowano tam np. balonową metodę zwiadu w czasie bitwy pod Richmond w 1862 r.

W końcu XIX wieku kamery podwieszano także do latawców, stosowanych niekiedy w badaniach meteorologicznych. W ich wykorzystaniu do celów fotogrametrycznych przodowały te same kraje. We Francji problemem zajmował się Artur Batut, w USA czołową postacią był W.W. Eddy, a w Anglii meteorolog Douglas Archibald. Zalety latawców związane z ich niskim kosztem i krótkim czasem przygotowania do lotu nie równoważyły jednak minusów wynikających z trudności z orientacją kamery i z niestabilności samego latawca.
W tych pionierskich dla fotogrametrii czasach szukano zresztą różnorodnych rozwiązań. Proste kamery zamieniały się w coraz bardziej wyszukane urządzenia, tak by przy jednym przelocie sfotografować jak największy obszar.

Powstawały zatem urządzenia wieloobiektywowe, albo zespoły kamer i kamery panoramiczne. Wykonywano zdjęcia stereo z dwóch kamer umieszczonych na końcach kilkumetrowej bazy, a dla uzyskania orientacji zewnętrznej zdjęć próbowano używać libeli, sugerowano odfotografowywanie pionów zwisających z balonu jak i sygnalizowanie w terenie wielkich figur geometrycznych. Niektóre propozycje okazały się ślepą uliczką, inne znalazły stałe miejsce w technice fotogrametrycznej.

W chwili, gdy bracia Wilbur i Orwile Wright oderwali się swym samolotem po raz pierwszy od ziemi (1903 r.) fotogrametria zyskała nowego sojusznika.

Samolot umożliwiał bowiem szybkie dotarcie prawie w każde miejsce, robienie zdjęć z różnego pułapu, a ciężar kamery nie był sprawą pierwszorzędnej wagi. Prawdopodobnie pierwsze zdjęcie z pokładu płatowca wykonał Wilbur Wright w 1906 r. nad Rzymem, chociaż niektóre źródła podają, że było to nad Le Mans we Francji w 1908 roku.
Tak czy owak niebawem zdjęcia zrobione z samolotu okazały się niezwykle przydatne. W okresie I wojny światowej korzystanie ze zdjęć lotniczych w celach militarnych było na porządku dziennym. Fotografie znakomicie odgrywały rolę zwiadu wojskowego i każda z walczących armii miała własne oddziały zajmujące się rozpoznaniem lotniczym. Do 1916 r. zdjęcia wykonywano na szklanych płytach, w późniejszym okresie stosowano już błony filmowe. W użyciu było w tym czasie kilka tysięcy kamer lotniczych, a liczba wykonanych zdjęć szła w miliony. Wymuszało to automatyzację rejestracji obrazu. W 1913 r. pierwszą półautomatyczną kamerą dysponowali Rosjanie, w 1917 r. taką konstrukcją mogli poszczycić się Francuzi, w 1918 r. około 100 automatycznych kamer mieli już Niemcy, w tym samym roku podobną kamerę skonstruowała amerykańska firma Eastman-Kodak.