在地面上，人们总能根据各式各样的地标和错落有致的建筑准确地认路和辨别方向。然而，在广袤的高空中，一望无垠，没有任何标志物作为参考，那么，飞机在广袤的天空中飞行，它是怎样在天上认路的呢?
说到认路，就让人联想到导航。在航空业发展的早期阶段，主要是靠飞行员目视导航。飞行员主要依靠地面标志和地图来认路，此时飞机不能飞得太高，飞行员必须用双眼盯住地面，搜索标志物。有些标志容易辨认，如高塔、铁路、河流等，但有些标志就不容易看清了，如文字标志等。随着航空业的发展，出现了航空地图，飞行员开始利用航空地图来认路。航空地图与普通地图不一样，其中的重要区别在于，在航空地图上，标出了许多在空中可以识别的地面标志物。这种早期的导航方法叫目视导航。
随着科技的进步，飞机飞得越来越快，越来越高，目视导航在多数情况下应付不了。于是，飞行员手头除了航空地图外，又添加了时钟和计算尺（或计算器）两种工具。时钟要求走时精确，可靠性强；计算尺（或计算器）则是经过专门设计的，工程师把飞机飞行所涉及的速度、距离、角度等变量关系编制成相应的计算步骤和程序刻画在计算尺上，飞行员在使用时，只要知道其中一个数据就可以用这种计算尺迅速得出相应的其他数据。
飞行员在选定的航线上飞行，通过时钟和速度表及时了解飞行的时间和速度，这样就可以算出在航线上已飞行过的距离，从地图上找出航线上标明的航路点，由速度算出到达这个点的时间。届时，从机上向下看找到这个航路点标志，就可以确认飞机正在预定的航线上飞行。
那时，在大飞机上一般设有导航员，他的主要任务就是根据地图、飞行速度、时间和其他信息算出飞机所在的位置，并由此判定为了到达目的地飞机应该采取的飞行路线。这种方法叫做推测导航。目视导航和推测导航这两种导航手段，目前在小型飞机上仍在使用，大中型飞机一般不用，只在某些特殊紧急的情况下才使用。
航空与航海有某些相似之处，比如蓝天和大海都是浩渺无际，茫茫一片。空中导航从海上导航中受到了启发，磁罗盘的使用就是其中之一。
磁罗盘的指针指向地球的磁极，地球的磁轴和地轴并不重合，磁南极、磁北极和真正的南北极相距1000千米左右。利用磁罗盘测出的方向叫磁方向，这种方向的北方叫磁北。地极的北方叫真北，真北方向叫真方向。真方向与磁方向之间偏差的角度叫做磁差。飞机上的铁制零件和磁场会影响磁罗盘发生指向偏差，这个偏差叫做罗差。
飞机在出厂前由制造厂家测量出罗差，驾驶员在飞机上使用罗盘时得到的读数要加上罗差才能得到磁方向，再加上磁差就得到真方向。一般情况下，在航空地图上都标有各地的磁差。因此，飞机在飞行中大量使用的是磁航向。在中低纬度地区，磁方向与真方向的偏差不大。只有到了离极地很近的高纬度地区，磁差才变得很大。一般在南北纬60度以上的地区飞行，磁方向就不能使用了。
无线电进入飞机，使导航方法发生了革命性变化。飞行员和地面的管制人员可以用无线电互相通话。这种通话使用两个不同的无线电波段。在200千米范围之内，用甚高频通讯，这种电波的频率在118兆赫到135兆赫之间，直线传播，可以有很多频道。这种通讯方式主要用在机场附近繁忙的空中交通空域里，而这个区域正是管制员需要处理问题最多的地方。
对于超过200千米的通讯联络，使用高频通讯。高频电波和短波广播电台使用着同样范围的频率，这种电波在天空和地面间来回反射可以传播上千千米，但是频道少、通讯质量不太稳定，主要用于飞机和远距离地面台站的联系。
有了磁罗盘和无线电通话这两种方法，地面和空中就建立起双向联系，管制员能够及时知道飞机的位置、高度等情况，可以给飞行员下达指令，提供导航信息，指导飞机安全飞行。
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