Konštrukcia lietadiel Alberto Santos-Dumont sa začal zaujímať o lietadlá ťažšie ako vzduch v roku 1904 po rozhovore s americkým leteckým priekopníkom Chanuteom, kedy získal aj informácie o letoch bratov Wrightovcov. Do sporov o pravdivosti informácii o výkonoch Wrightovcov, ktoré v tom čase prebiehali medzi francúzskymi aviatikmi, sa nezapojil. Keďže Alberto neskôr pred odchodom z Francúzska zničil svoj archív, o viacerých konštrukciách sa dochovalo málo údajov. No.11 bol jednoplošný klzák, No.12 bol vrtuľník (v roku 1905 boli ich náčrty uverejnené v časopisoch L Aerophile a L auto ). Vrtuľník No.12 ostal pravdepodobne nedokončený. V lete 1906 dokončil svoju najznámejšiu konštrukciu - No.14bis . No.14bis bol 3-komorový dvojplošník vybavený motorom Antoinette s výkonom 17,7 kW priamo poháňajúci vrtuľu s priemerom 2,4 metra. Lietadlo malo rozpätie krídla 11,2 m, dĺžku 9,7 m a výšku približne 3,4 m. Hlavné krídlo s nosnou plochou 52 m² bolo umiestnené vzadu a malo vysoké vzpätie - okolo 10 stupňov. Medzi krídlami sa nachádzal štvorboký nosník tvoriaci trup lietadla. Smerové plochy vpredu mali taktiež jednoduchú krabicovú konštrukciu. Ich vodorovné steny slúžili ako výškové kormidlo, bočné ako smerové. Poťah krídla bol z textilu a nachádzal sa aj na stenách krídla, takže lietadlo pripomínalo draky Lawrenca Hargrava. Motor sa nachádzal v trupe na úrovni hlavných nosných plôch, pred ním - na úrovni nábehovej hrany krídla - bol v prútenom koši post pilota. Koncepciu lietadla so smerovými plochami vpredu odporučil Santos-Dumontovi francúzsky priekopník letectva Ferdinand Ferber. Výhodou takéhoto usporiadania mala byť možnosť konfrontovať polohu smerových plôch s horizontom. Keďže Santos-Dumont nemal žiadne skúsenosti s pilotovaním takéhoto stroja, rozhodol sa skonštruovať zariadenie použiteľné pre výcvik. Prvý pokus podvesiť lietadlo pod vzducholoď označenú No.14B nebol úspechom pre nedostatočnú rýchlosť sústavy. Následne vykonal niekoľko pokusov s lietadlom zaveseným pod vozíkom kĺzajúcim sa na naklonenom lane. Nakoniec koncom augusta 1906 niekoľkokrát skúšal s lietadlom rolovať na lúke Bagatelle. Tu uskutočnil aj niekoľko skokov, avšak pri poslednom z nich poškodil vrtuľu. Popri oprave konštruktér lietadlo odľahčil a vybavil leteckým motorom Antoinette s výkonom 36,7 kW a spravil aj niekoľko ďalších zmien (napr. na podvozku). Na prekonštruovanom stroji sa Santos-Dumont 23. októbra 1906 vzniesol do vzduchu a hladko pristál , pričom preletel vzdialenosť 60 až 70 m. Okrem priazne Parížanov týmto získal aj Archdeaconovu cenu (strieborný pohár a 1 500 frankov), ktorej podmienkou bol let dlhý 25 m. Historický let No.14-bis, 12. november 1906 12. novembra 1906 sa Santos-Dumont na lúke Bagatelle pokúsil o prekonanie doterajších výkonov. Pri tomto pokuse bola prítomná aj komisia Francúzskeho aeroklubu, ktorá vypísala cenu 1 500 frankov za let dlhý 100 m. Túto cenu sa pokúšal získať aj Louis Blériot s typom No. IV bis. Jeho konštrukcia mala dva nosné komorové systémy v štýle Hargrave v tandeme. Santos-Dumont dal Blériotovi prednosť, ten však svoje lietadlo rozbil pri pokuse o štart. V tento deň Alberto uskutočnil niekoľko vzletov, medzi nimi aj let dlhý 220 m, pri ktorom dosiahol výšku 6 m. Tento let je pokladaný za prvý riadený motorový let lietadla ťažšieho ako vzduch v Európe. Organizácia FAI (založená v roku 1905) následne priznala Santos-Dumontovi dosiahnutie prvých rekordov v kategórii C; rýchlostný rekord: 41,292 km/h, diaľkový rekord: 220 m a rekord vo vytrvalosti: 22 sekúnd. Santos-Dumont ďalej pokračoval vo vývoji lietadiel. Skonštruoval typ No.15 s menšou nosnou plochou a silnejším motorom s nosnými plochami komorovej konštrukcie. Toto lietadlo však rozbil pri pokuse o prvý vzlet po tom, ako sa nepohodol s hodnotiacou komisiou. Vývoj No.15 mal pokračovať No.17 z roku 1907, ten sa však realizácie nedočkal. Santos-Dumont sa po zničení No.15 na čas prestal venovať letectvu a pracoval na vodnom klzáku označenom No.18. No.19 Libellule V rokoch 1907 až 1909 pracoval Santos-Dumont na svojej najlepšej konštrukcii. Vznikla v štyroch variantoch označených No.19, No.20, No.21 a No.22. Typ No.19 „Libellule“ vzlietol prvýkrát 17. novembra 1907, kedy Santos-Dumont uskutočnil dva lety dlhé približne 200 metrov. Bol to malý 1-miestny jednoplošník s dĺžkou 6,69 m, rozpätím krídel 5,46 m, s nosnou plochou 10 m². Hmotnosť prázdneho lietadla bola 107 kg. Motor Dutheil-Chalmers s výkonom 13,2 až 14,7 kW poháňal priamo vrtuľu s priemerom 1 m. Základ konštrukcie tvoril nepotiahnutý hranolovitý vozík z oceľových trúbok, ku ktorému bola v spodnej časti pripevnená sedačka pilota a podvozok, v hornej krídlo. Krídlo malo opäť vzpätie približne 10 stupňov, drevenú konštrukciu s prútenými rebrami a bolo vystužené oceľovými strunami. Krížové smerové plochy boli upevnené na nosníku z bambusovej tyče. Na bokoch centrálnej konštrukcie boli upevnené zvislé plochy v tvare šesťuholníka, ktoré mali napomôcť smerovej stabilite. Pri ďalšom lete dňa 23. novembra pilot lietadlo poškodil pri pristátí. Santos-Dumont potom lietadlo prestaval a vybavil silnejším motorom, ktorý poháňal vrtuľu remeňovým prevodom. O letoch na modifikovanom lietadle označenom No.19bis sa údaje nezachovali. Existujú aj fotografie ďalšej modifikácie No.19 vybavenej dvoma protibežnými vrtuľami, ďalšie informácie sa však takisto nedochovali. Následníkom No.19 sa stalo lietadlo No.20 „Demoiselle“ , ktoré by dnes rovnako patrilo do kategórie ultraľahkých lietadiel. Oproti No.19 malo lietadlo čiastočne prekonštruovanú centrálnu konštrukciu, bolo poháňané vylepšeným motorom Dutheil-Chalmers s výkonom 25,7 kW. "Demoiselle"Motor poháňal 2-listovú vrtuľu typu Chauvière vyrobenú z mahagónu. Výškové riadenie pilot ovládal pravou rukou, smerové ľavou, krivenie krídel pákou umiestnenou za svojím chrbtom. Lietadlo malo rozmery a hmotnosť prakticky totožné s predchodcom No.19. Prvý let uskutočnil Santos-Dumont 6. marca 1909 v Issy-les-Moulineaux. Lietadlo lietalo dobre, napriek tomu však bolo náročné na pilotáž. V máji na ňom preletel 2 km a v septembri už vzdialenosť 18 km. Toto lietadlo sa dočkalo sériovej výroby, ktorej sa ujala firma Clément-Bayard, a ktorej Santos-Dumont povolil výrobu bez licenčných poplatkov. Celkovo bolo tohoto „malého športového lietadla“ vyrobených približne 100 kusov. Na tomto type lietadla získalo pilotný diplom alebo vykonalo svoje prvé lety množstvo známych letcov (Roland Garros, Hélène Dutrieu a ďalší). Konštrukcie No.21 a No.22 vychádzali z No.20 „Demoiselle“. No.21 bol vybavený motorom Darraq (alebo Antoinette), typ No.22 mal vodou chladený motor Bayard. S typom No.22 dosiahol Santos-Dumont údajne rýchlosť 110 km/h. Alberto Santos-Dumont naposledy pilotoval lietadlo v novembri 1909.