Dopo il suo lavoro con i motori V8, Ader si è rivolto al problema del volo meccanico e fino alla fine della sua vita ha dato molto tempo e denaro a questo. Utilizzando gli studi di Louis Pierre Mouillard (1834-1897) sul volo degli uccelli, costruì la sua prima macchina volante nel 1886, l’Ader Éole. Era un design simile a un pipistrello gestito da un motore a vapore leggero di sua invenzione, con 4 cilindri con una potenza nominale di 20 HP (15 kW), che azionava un’elica a quattro pale. Il motore pesava 51 kg (112 lb). Le ali avevano una campata di 14 m (46 ft). Il peso totale era di 300 kg (660 lb). Il 9 ottobre 1890 Ader tentò di pilotare l’Éole. Gli storici dell’aviazione danno credito a questo sforzo come un decollo a motore e un volo incontrollato in effetto di terra di circa 50 m (160 ft) ad un’altezza di circa 20 centimetri (8 in). Ader ha anche rivendicato il merito di scendere a terra nell’Éole.
Ader iniziò la costruzione di un secondo aereo che chiamò Avion II, noto anche come Zephyr o Éole II. La maggior parte delle fonti concordano sul fatto che il lavoro su questo aereo non fu mai completato, e fu abbandonato a favore dell’Avion III. L’affermazione successiva di Ader che volò l’Avion II nell’agosto 1892 per una distanza di 100 m (330 ft) a Satory vicino a Parigi, non fu mai ampiamente accettata.
Il progresso di Ader attirò l’interesse del ministro della guerra, Charles de Freycinet. Con il supporto del War Office francese, Ader sviluppò e costruì l’Avion III. Assomigliava a un enorme pipistrello fatto di lino e legno, con un’apertura alare di 15 m (48 ft), dotato di due eliche per trattori a quattro pale, ciascuna alimentata da un motore a vapore di 30 HP (22 kW). Utilizzando una pista circolare a Satory, Ader effettuò prove di rullaggio il 12 ottobre 1897 e due giorni dopo tentò un volo. Dopo una breve corsa la macchina è stata catturata da una raffica di vento, uccisa fuori pista e si è fermata. Dopo questo l’esercito francese ritirò i suoi finanziamenti, ma mantenne segreti i risultati. La commissione pubblicò nel novembre 1910 i rapporti ufficiali sui tentativi di volo di Ader, affermando che non ebbero successo.