В 1913 году немецким инженером Ф. Шнейдером была запатентована первая в мире схема пулемётного синхронизатора — устройства, позволяющего устанавливать пулемёт позади воздушного винта аэроплана и стрелять через вращающийся винт без риска повредить его.
В Российской империи первым русским самолётом-истребителем стал С-16 (1915 год), вооруженный синхронным пулемётом, стреляющим вперёд и оборонительным пулемётом, стреляющим назад[2]. А первыми авиапулемётами в России были пулемёт ДА конструкции В. А Дектярёва и ПВ-1 — переделка пулемёта «Максим» конструкции А. В. Надашкевича. Позже в Союзе ССР им на смену пришёл пулемёт ШКАС, в 1932 году.
Некоторые русские бомбардировщики С-22 или «Илья Муромец» имели до восьми оборонительных пулемётов, и мог брать на борт до 500 килограмм бомб.
Авиационные пулемёты начали употребляться в многоствольных вариантах (ГШГ, ЯкБ-12,7, GAU-19) на ударных вертолётах типа Ми-24, однако и там стали вытесняться в 1990-х гг. пушечным вооружением.
В начале XXI века авиационные пулемёты применяются на лёгких десантных вертолётах в специальных гондолах либо в подвесном виде (Ка-29, OH-58 Kiowa).