Lilienthalin merkitys ilmaa raskaampien ilma-alusten kehitykseen on kuitenkin huomattava. Hän suoritti yli 2000 lentoa suunnittelemissaan liitokoneissa vuoden 1891 ja viisi vuotta myöhemmin tapahtuneen kuolemansa välillä.[1] Lilienthal auttoi todistamaan, että ilmaa raskaammat lentolaitteet olivat mahdollisia ilman räpyttäviä siipiä, mikä loi perustan Wrightin veljesten muutamaa vuotta myöhemmin rakentamalle ensimmäiselle menestyksekkäälle moottorikäyttöiselle lentokoneelle.
Lilienthal oli nuoresta lähtien kiinnostunut lintujen lennosta, varsinkin haikaroiden. Vuonna 1889 hän julkaisi kirjan ”Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst” (Lintujen lento lentotaidon perustana). Hän hankki koneenrakennusinsinöörin koulutuksen, minkä avulla hän järjestelmällisesti sovelsi lintuhavaintojaan ihmislennon toteuttamiseen. Vuonna 1891 hän pystyi lentämään jo yli 25 metriä liitokoneillaan. Lilienthal rakensi sekä liitokoneita että lihasvoimalla toimivia siipien räpyttelyyn perustuvia lentolaitteita ja vuonna 1893 hän liiti jo 250 metriä. Vuonna 1894 aloitettiin erään liitokoneversion (Normalsegelapparat) sarjatuotanto.
Lilienthal syöksyi useita kertoja maahan kokeilujensa aikana, mutta hänen lentolaitteensa lensi ainoastaan matalalla ja alhaisella nopeudella. 9. elokuuta1896 tuulenpuuska taittoi hänen liitokoneensa siiven ja hän putosi 17 metrin korkeudelta, mikä mursi hänen selkärankansa. Hän kuoli seuraavana päivänä sanoen ”Opfer müssen gebracht werden!” (”Uhrauksia on tehtävä!”).
Hänen lentoonlähtöpaikkansa Schütte-Lanz-Straße-nimisellä kadulla Lichterfelden kaupunginosassa Berliinissä muutettiin vuonna 1932 Lilienthalin muistopaikaksi. Berlin-Tegelin lentoasema sai 7. kesäkuuta 1988 toiseksi nimekseen Otto Lilienthalin lentokenttä.[2]
