水上機
実用的な水上機としての最初期の物に1911年のカーチス水上機（米海軍名称A-1）がある。カーチス水上機はカーチス陸上機の降着装置を取り替えた物であり、機体下部にフロートを一つ、左右に補助フロートを備えていた。機体構成は、まだライトフライヤーのような帆布張りの翼とステーだけの構造から大きな変化は遂げていない。
水冷エンジン
ウォーターポンプの問題が最終的に解決に向かうのは、第二次世界大戦下のアメリカ軍において、第一次世界大戦から戦間期に掛けて軍用自動車を始めとする自軍の水冷エンジン搭載車両の漏水に悩まされた経験から、ビッグスリーを筆頭とする米国自動車産業に「漏水が起こらないウォーターポンプ」の開発を命じたことに端を発する。ウォーターポンプに限らず、流体のポンプ動力軸からの漏れ止めにはメカニカルシールが用いられており、20世紀初めごろより遠心式ポンプや冷凍機など様々な産業機械分野で試行錯誤が重ねられていた。ビッグスリーでは1920年代より船舶のスクリュー軸で用いられ、蒸気機関のウォーターポンプでも採用実績のあったの構造を応用した、黒鉛製の紐型パッキンを用いるパッキンナット構造のウォーターポンプを採用していたが、1939年にはゼネラルモーターズにより自己潤滑性の高いカーボン製パッキンを用いるウォーターポンプが開発され、1943年には産業機械分野のメカニカルシールで高い実績のあった社にて、ゴム製ベローズ(蛇腹)構造のパッキンを用いたメカニカルシールが発明され、これらがアメリカ軍のジープに採用されたことで、ついに水冷エンジンはウォーターポンプからの漏水の問題を完全に克服することとなる。
1930年代から1940年代に掛けての自動車におけるウォーターポンプの改良と並行して、同時期の航空機用水冷エンジンでは1930年代に蒸気を用いる沸騰冷却システムの導入が模索された。少量の水をエンジン内に導入してエンジンの発熱で蒸発させ、ラジエーターで蒸気を水に復水する事で冷却サイクルが完成するという、蒸気機関の概念を一部取り入れた構造で、冷却液が液体から気体へ変化する際には気化熱を奪いより高い冷却作用が期待できる。沸騰冷却システムはそれまでも航空機で利用されていた表面冷却ラジエーターと組み合わせられ、空気抵抗を低減して飛行速度を向上する方策として研究されたものの、1933年に英国で開発された、1937年にドイツのギュンター兄弟により開発されたHe 119やHe 100などのいずれのシステムも、複数のウォーターポンプを用いる複雑な構造、機体表面に僅かに被弾しただけでも冷却性が損なわれる表面冷却ラジエーターの構造上の脆弱さが問題となり、何よりも大量生産が困難だった事から結局実用化はされなかった。その後、航空機用レシプロエンジンではアメリカ、イギリスなどを中心とする連合国、ドイツ第三帝国や大日本帝國を中心とする枢軸国の液冷エンジンは、共に自動車から発展した加圧式水冷システムを採用した。水の沸点は高度が高くなればなるほど低くなっていく為、ターボチャージャーを採用し10000mを超える高々度を飛行する際には水冷システム全体を高圧に加圧する事は必要不可欠な事であった。第二次世界大戦で最も成功した液冷レシプロエンジンであるロールス・ロイス マーリンV型12気筒を採用したP-51 マスタングは、を利用する事で空気抵抗を推力に変換するラジエーター・ダクトを採用し、連合国の戦勝に貢献した。一方の枢軸国側では、ドイツ第三帝国やイタリア王国などはモータリゼーションがある程度以上発達していた為、自動車産業が中心となり、軍用車両・戦車・航空エンジンもある程度の比率で水冷エンジンの導入を図る事が出来たが、大日本帝國では只でさえモータリゼーションが未成熟であった上に、帝國海軍が軍事予算の2/3から3/4以上を浪費する事から、帝國陸軍の陸上兵力の機械化に対する予算配分が極端に乏しくならざるを得ず、加えて日本政府の物流政策も鉄道や水運に過度に依存し、国内自動車産業や交通インフラへの投資も振るわないままという国家総力戦を戦うには致命的な構造欠陥を抱えていた事から、軍用エンジンの多くが量産大衆車とは縁遠い重工業産業が手掛ける、構造簡便で整備性にも優れるが出力面では劣る空冷エンジンのまま大東亜戦争を戦わざるを得ず、構造が複雑で漏水や凍上破壊の弱点を抱える水冷エンジンは、軍の要求仕様上も整備要員側からも忌避されがちな状況のまま敗戦を迎える事となる。
第二次世界大戦後、多くの国の内燃機関では空冷エンジンから水冷エンジンへの移行が進んだ。水冷エンジンではカーヒーターの実装が、空冷エンジンにを装備するのに比べて遙かに合理的で、安全性が高かった事もその普及を後押しした。しかし、旧枢軸国を中心とする自動車技術者の多くは、軽量簡素な空冷エンジンの可能性を信じて多くの技術開発を継続した。西ドイツではポルシェ・911が1993年のポルシェ・993に至るまで空冷エンジンを継続し、日本では本田技研工業の本田宗一郎が空冷エンジンへの固執から、ホンダ・1300の開発を巡り深刻な社内対立を引き起こした事例が知られているが、こうした取り組みが最終的に非主流となっていく決定打は、1970年代の石油危機に端を発する自動車排出ガス規制やCAFEといった燃費規制への対応であった。三元触媒をはじめとする排出ガス対策機器は、エンジン内を最適なに保つ事が不可欠であるが、水冷エンジンは1936年にが発明された事により、この問題を空冷エンジンより遙かに早い段階で克服しており、この時期を境にオートバイを除く殆どの乗り物用内燃機関で水冷エンジンへの移行が進んでいった。オートバイの種類の中では、クルーザー型にみられるような「米国における伝統的観念」という心理的障壁による商品化の困難さを除いては、その走行条件の激しさや要求性能の厳しさから最も水冷化が困難とされていたモトクロッサーで水冷エンジンが普及したのは、ヤマハ発動機が1981年に発表したヤマハ・YZ125以降であった。