1968年9月30日，波音公司在华盛顿州埃弗雷特工厂下推出了第1架747巨型喷气式客机。这架飞机最初是应泛美航空公司的要求设计的，即能运输大件货物也能运送大量乘客，尺寸是波音707的两倍多。为了组装这架飞行巨兽，波音公司在埃弗雷特的潘恩机场建造了世界上体积最大的厂房，足足有824万立方米。
美国空军的巨型运输机
1963年美国空军开始了一系列的研究项目，旨在获得一种巨型战略运输机。尽管当时C-141“星式运输机”才开始服役，但军方还是仍为需要一种更大、性能更好的飞机，特别能够运输现有运输机都装不下的超大尺寸货物。1964年3月，美国军方启动了CX-重型物流系统(CX-HLS)项目，要求新运输机能载重81600公斤以0.75马赫的速度(805公里/小时)飞行9260公里，载重52200公斤时的不加油航程是9260公里，货舱尺寸必须达到5.18米x4.11米x30.5米，飞机前后都要有货舱门。
波音的 CX-HLS 方案，日后成为波音 747 的基础
新运输机将安装四台发动机，要求采用大幅提高推力和燃油经济性的新一代涡扇发动机。1964年5月18日，道格拉斯、通用动力、洛克希德、马丁·玛丽埃塔公司提交了各自的机身方案，通用电气、柯蒂斯-莱特和普惠公司提交了各自的发动机方案。经评选后，波音、道格拉斯和洛克希德进入下一轮角逐，通用电气和普惠则获得了各自的发动机研究合同。
洛克希德的 CX-HLS 最后入选，日后成为 C-5“银河”式运输机
三家公司的机身方案具有一些相同的特征，由于CX-HLS需要能从机头装货，必须在机头安装货舱门，所有公司都把驾驶舱移到货舱上方来解决此问题。道格拉斯方案的驾驶舱看起来就像是前机身顶部的小突起，洛克希德的驾驶舱则一直向后延伸形成一条长的脊背，波音公司的设计介于两者之间，驾驶舱形成了一个驼峰。1965年洛克希德的机身和通用电气的发动机方案获胜，最终成为当时世界上最大的军用飞机——C-5“银河”。
军转民
不过波音的努力并没有白费，在波音707和道格拉斯DC-8开创喷气时代后，整个商用运输业出现井喷式发展，机场则变的日益拥挤。泛美航空公司总裁胡安·特里普表示有兴趣购买一种波音707两倍大的新型客机来解决此问题。
1965年，波音737研发团队的乔·萨特被调到大型客机研究团队，该客机名为747，计划负责人是波音产品研发副总裁杰克·斯坦纳。当时人们普遍不看大型客机，都认为超音速客机才是未来的方向。在萨特仔细研究了泛美和其他航空公司的需求后，波音公司发现研制747还是有利可图的，即使其客机型的销售滑坡，还能依靠货机型来收回投资。当时航空集装箱运输刚开始兴起，如果把747的机身尺寸能和CX-HLS差不多的话，就能以很高的效率堆放标准集装箱，非常具有竞争力。在进入全面设计阶段后，波音首席执行官比尔·艾伦任命玛·斯坦珀为计划总经理，乔·萨特为总工程师。
1966年泛美签订了5.5亿美元购买25架波音747的合同，规定在1969年年底交付。即使以波音的标准来看，合同给出的交付时间也非常短，尤其是在设计还未完成，生产厂尚未建立的情况下。实际上波音把整个身家都押在了747计划上，不成功便成仁。
设计过程
波音并没有完全沿用CX-HLS的设计，放弃了不适合客机的上单翼。波音747最初为双层设计，下层为8座双过道，上层为7座双过道，但由于紧急撤离问题和有限的装货能力被否决，被机身更宽的单层设计取代。747沿用了波音CX-HLS的前机身设计，货运型有机头舱门，驾驶舱驼峰位于客舱上方。在胡安·特里普的建议下，驼峰内部被布置成乘客休息室，设计师们发现驼峰还改善了飞机的面积率分布，降低了高速巡航时的阻力。
为了便于改装成货机和使用艏门，波音 747 的驾驶舱设在“二层楼”，形成特有的“驼背
波音 747 的上下两层为多载客提供了可能
747成功重要因素之一就是高涵道比涡扇发动机，其油耗能降低三分之一，推力却比早期涡扇增加了一倍。通用电气公司是高涵道比涡扇发动机的领跑者，但他们为C-5研制的发动机却并没有进入商用市场，这给了普惠公司迎头赶上的机会。1966年底，波音、泛美和普惠达成研制新发动机的协议，这就是专为747设计的JT9D。
普拉特·惠特尼 JT9D 发动机也是当时最大的
波音747在研制中使用了故障树分析的新方法，研究了单个部件故障后对其他系统造成的影响，以此来解决安全性和可飞性方面的问题。经过故障树分析法，波音74采用了结构冗余、多余液压系统、四联主起落架和双控制面等提高安全性的设计。此外747还采用了一些行业最先进的增升装置以便在现有机场的起降，包括有全翼展前缘襟翼、复杂的后缘三缝襟翼。襟翼展开后使翼面积增加21%，升力增加90%。
波音要在1969年年底向泛美交付首架747，这意味着只有28个月的设计时间，仅正常的三分之二。由于进度表绷得紧紧的，所以研制团队获得了“超人特攻队”的绰号。波音747的研制就是一次巨大技术和资金挑战，还是那句话：不成功便成仁。
巨型喷气机需要巨大的厂房
最初波音公司考虑在华盛顿州以外制造波音747，但最终确定在埃弗雷特附近780英亩的土地建新厂。此地毗邻潘恩机场，是一处密布植被的丘陵地带。为了建造世界上最大的单一屋顶建筑，人们需要先移走300万立方米的土方。
制造波音 747的厂房也同样巨大，这是还在 1967 年 4 月造厂房的时候
厂房的建设速度很快，但对于进度表来说还是不够快。在制造波音747客舱模型时，厂房的屋顶还没有完工。甚至747投产后，流水线上的工人们在冬季需要穿着厚重的衣服保暖，因为还没来得及安装暖气。
747亮相
波音在研制747时，其他航空公司的订单的订单就纷至沓来。大多数航空公司的高管在参观生产车间时就做出了购买决定，因为他们完全被震撼到了。例如美国联合航空公司总裁帕特·帕特森进入了全尺寸模型后，他说的第一话就是“耶稣基督!”。
还在制造中的波音 747 清楚地显示了两层地板的截面
当第一架波音747做好揭幕准备时，波音公司已经获得了26家航空公司的订单。在1968年9月30日747的首次公开亮相上，这些航空公司的代表与其他受邀嘉宾以及记者们齐聚一堂。
那天早上，一架波音B&W飞机(波音生产的第一种飞机)先飞越潘恩机场，紧接着是707、727和737。人群云集在厂房的超大型机库门前，看着机库门缓缓打开，拖车把波音747缓缓拖出到明亮的阳光下。
与以往被漆成淡黄色和棕色的波音客机不同，这架747被漆成白色和红色，并配以蓝色字体。随着飞机映入眼帘，观众们倒吸一口冷气，都被747巨大的体型震惊了，沉默一会才爆发出雷鸣般的掌声。波音747远大于大多数人见过的任何飞机，长70.4米，翼展59.7米。
美国商务部秘书CR?史密斯受邀担任仪式的主发言人，他说747“将提供从前所未有的舒适和便利新标准”，他指出该机已经获得了超过15亿美元的合同，并还在获得更多的合同。
波音747计划是当时美国历史上最大的非政府项目之一。玛·斯坦珀最后在仪式上感谢了所有参与该项目的波音员工，他说这架飞机还要经过试飞和政府认证，革命尚未成功。
来自26家航空公司的26位空姐一起为这架波音747命名，当她们把26瓶香槟撞向巨型喷气式客机时，人群欢呼了起来。
测试与试飞
在第一架波音747完工前，工程师们就开始测试许多组件和系统。其中一个重要的测试是让560名志愿者在客舱实体模型中通过紧急滑道疏散。第一次疏散了用了两分半钟，而美国联邦航空管理局(FAA)规定的上限是90秒，而且在测试中还有几名志愿者受伤。波音在随后的测试中实现了90秒的目标，但却又更多人受伤。747上层客舱的疏散最成问题，志愿者只能用绞盘安全带下降到地面。
为了让试飞员体验到操纵巨型客机在地面滑行的感觉，波音还改装了一辆被称为“沃德尔的旅行车”(以747试飞员杰克·沃德尔的名字命名)的教练车，其车顶安装了747的模拟驾驶舱。这样在747还在制造时，试飞员就能开始地面滑行训练。
沃德尔的旅行车
1969年2月9日，波音747准备好了首飞，在试飞员杰克·沃德尔和奥布莱恩·威格以及飞行工程师杰斯·沃利克的操纵下，747缓缓升空。747在首飞中的表现非常好，只有一片襟翼出现了小问题。试飞员发现747在很大程度解决了“荷兰滚”问题，而该问题一直困扰着早期后掠翼飞机。
1968 年 9 月 30 日，第一架波音 747 正式下线
在后续的颤振测试中人们发现747的机翼在一定条件下会出现颤振，工程师通过加强机翼特定部件来部分解决此问题，而机翼高速颤振问题只能通过在机翼外侧发动机舱中安装贫铀配重来解决。贫铀配重引起了环保人士的焦虑，万一747坠毁就会导致贫铀泄露。
JT9D发动机在试飞中也遭遇困难，压缩机在油门快速变化时会失速，涡轮壳体也很快就变形了。发动机问题导致747推迟交付了数月，有多达20架飞机滞留在埃弗雷特工厂等待发动机。雪上加霜的是，一架测试747在降落伦顿市机场时冲出了跑道，导致右外侧起落架折断，两台发动机受损，进一步拖延了项目。不过这些困难并没有阻止波音公司派出一架747测试机参加1969年第28届巴黎航展，在航展上大出风头。1969年12月终于747获得FAA适航证书，具备了服役资格。
研制747和建设埃弗雷特工厂都需要巨额资金，这意味着波音公司不得不向银行集团大量借贷。在交付第一架飞机前的最后几个月，波音不得不多次向银行申请额外资金来完成该项目。如果此时银行拒绝贷款的话，波音公司连生存都困难。波音当时的债务超过200亿美元，其中120亿是银行借贷，创下了当时所有公司借贷数额之最。比尔·艾伦后来说“这个项目对我们来说的确太大了。”好在747豪赌成功，波音公司垄断了巨型客机市场几十年。