Des récits de phénomènes aériens non identifiés existent depuis très longtemps. D'après certains ufologues, des représentations étranges visibles dans quelques grottes ornées, telles celle d'Altamira en Espagne ou celle de Cougnac en France, pourraient être des représentations d’ovnis. De plus, des statuettes ou des peintures (comme les fresques du Tassili, en Algérie) ressemblent étrangement à certaines représentations d'extra-terrestres du XXe siècle, preuve, selon une partie de la communauté ufologique, de l'ancienneté du phénomène.

Certaines de ces apparitions étranges peuvent avoir été des phénomènes astronomiques comme des comètes ou des météores brillants, ou des phénomènes optiques atmosphériques. L'analyse de ces faits passés est dénommée couramment rétro-ufologie. En voici quelques exemples :

    * Une description remontant au règne du pharaon Thoutmôsis III vers 1450 av. J.-C., fait état de multiples « cercles de feu plus brillants que le soleil » d'environ cinq mètres d'envergure qui seraient apparus durant de nombreux jours. Ils ont finalement disparu après « être montés haut dans le ciel ».
    * L'auteur romain Julius Obsequens écrit, en 99 av. J.-C., « dans Tarquinia pendant le coucher du soleil, un objet rond, comme un globe, a pris son chemin dans le ciel d'ouest en est ».

L'influence de la religion est réelle puisque les phénomènes célestes sont considérés comme des avertissements divins ou comme des expressions maléfiques dont sorciers et sorcières sont responsables.
Gravure sur bois de Hans Glaser
Gravure sur bois de Hans Glaser

    * Au Japon, dans la nuit du 24 septembre 1235, le général Yoritsume et son armée observent près de Kyoto des sphères de lumière non identifiées, aux mouvements erratiques. Ses conseillers lui disent « de ne pas s'inquiéter car c'était simplement le vent qui faisait osciller les étoiles »[5].
    * Gravure sur bois par Hans Glaser (1566), Nuremberg. Le 14 avril 1561, l'Allemagne est parcourue par une multitude d'objets apparemment engagés dans une bataille aérienne. On rapporte que de petits globes et disques sortaient de grands cylindres.

Ces observations sont alors interprétées comme des prodiges surnaturels, des anges et autres présages religieux.

Certains enquêteurs contemporains considèrent ces témoignages comme étant l'équivalent ancien de rapports d'ovnis modernes. Il est en effet possible que des apparitions d'ovnis aient été transposées dans des œuvres d'art mais, pour les cas les plus souvent cités, une explication plus simple est fournie par les historiens. Ainsi :

    * les prétendus cosmonautes de la fresque du monastère de Detjani au Kosovo (1350) seraient des représentations symboliques du soleil et de la lune comme on en trouve dans l'art byzantin religieux de cette époque ;
    * le prétendu ovni du tableau de Mainardi (Madonna col Bambino e San Giovannimo), qui traverse les cieux en pleine nativité, serait en réalité la représentation symbolique de l'archange Gabriel ;
    * l'objet en forme de soucoupe volante sur le tableau de Paolo Uccello, la Tébaïde, ne serait que le chapeau du cardinal ;
    * la fameuse pièce de 1680 censée commémorer un passage d'ovni au-dessus du ciel de France, serait en fait un jeton de jeu sur lequel est dessinée une roue de la fortune.

Avant que les termes « soucoupe volante » et « ovni » ne soient inventés, il y a eu un certain nombre de rapports de phénomènes aériens étranges non identifiés. Ces rapports vont de la moitié du XIXe siècle à la fin des années 1940.

    * En juillet 1868, selon des investigateurs du phénomène, la toute première observation qui soit bien attestée aurait été faite dans la ville de Copiapo au Chili.
    * Le 25 janvier 1878, le journal quotidien de Denison (États-Unis) signale qu'un fermier local, John Martin, rapporte avoir vu un grand objet sombre circulaire ressemblant à un vol de ballon se déplaçant « à une vitesse merveilleuse ».
    * Le 17 novembre 1882, l'astronome E.W. Maunder, de l'observatoire royal de Greenwich, décrit dans un rapport « un visiteur céleste étrange » « en forme de disque » ou « fusiforme ». Quelques années plus tard, Maunder précise que cet objet ressemblait énormément au nouveau dirigeable Zeppelin. L'objet étrange est également vu par plusieurs autres astronomes européens.
    * Le 28 février 1904, trois membres de l'équipage d'un cargo d'approvisionnement de la marine américaine font une observation dont fait état leur lieutenant (Frank Schofield, qui deviendra plus tard le commandant en chef de la flotte du Pacifique), à environ cinq cents kilomètres à l'ouest de San Francisco. Schofield parle de trois objets circulaires et ovoïdes d'un rouge vif, volant dans une formation en échelon, qui s'approchent sous la couche de nuages, puis changent de direction et montent très haut au-dessus des nuages pour s'éloigner définitivement de la Terre deux ou trois minutes plus tard. Le plus grand avait la taille apparente « d'environ six soleils ».
    * L'incident de Fátima ou « miracle du soleil », observé par des dizaines de milliers de témoins à Fátima, Portugal, le 13 octobre 1917, est considéré par certains comme une réelle apparition d'ovni.
    * Sur les théâtres de guerre aériens européens et japonais, pendant la Seconde Guerre mondiale, les pilotes alliés comme ceux de l'Axe font état de foo fighters (boules de lumière qui suivent les avions).
    * Le 25 février 1942, un aéronef non identifié est détecté au-dessus de Los Angeles en Californie. L'objet reste impavide dans le ciel malgré vingt minutes de feu soutenu de la part des batteries anti-aériennes (DCA). L'incident devait par la suite prendre l'appellation de « bataille de Los Angeles ».
    * En 1946, on dénombre plus de deux mille rapports d'aéronefs non identifiés dans les pays scandinaves, mais aussi en France, au Portugal, en Italie et en Grèce : d'abord désignés sous le nom de « grêle russe », ils sont plus tard appelés « fusées fantômes » (en anglais ghost rockets) car l'on croit voir dans ces objets mystérieux des essais russes de fusées V1 ou V2 prises aux Allemands. Cette interprétation devait être par la suite réfutée mais le phénomène demeure inexpliqué. Plus de deux cents apparitions, observées sur les radars, ont été considérées comme correspondant à « vrais objets physiques » par les militaires suédois. Une fraction importante du restant a été été attribuée à une identification erronée de phénomènes naturels comme les météores.

Après la Seconde Guerre mondiale, le phénomène ovni touche le grand public à la suite du témoignage médiatisé d'un homme d'affaires américain, Kenneth Arnold, le 24 juin 1947. Ce dernier fait le récit du phénomène qu'il a observé alors qu'il volait dans son avion privé près du Mont Rainier, dans l'état de Washington. Il rapporte avoir vu neuf disques très brillants et très rapides qu'il ne put identifier, volant du Mont Rainier vers le Mont Adams. Il estima leur longueur entre 12 et 15 mètres et leur vitesse à au moins 1800 km/h. Ils volaient, déclara Arnold, « comme des oies, formant une chaîne en diagonale comme s’ils étaient attachés l'un à l'autre, en un mouvement sautillant, analogue à celui d'une soucoupe ricochant sur l'eau ». Arnold devait préciser plus tard que les ovnis qu'il avait vus ressemblaient à des soucoupes volantes (« flying saucers ») et à de grands disques plats (« flat disks »). Ce témoignage, s'il lui vaut d'être la risée des médias et du public, fait toutefois connaître le terme de soucoupe volante. Cette affaire est rapidement suivie de milliers de témoignages, surtout aux États-Unis, mais aussi dans d'autres pays. Un témoignage important est celui de l'équipage d'un vol de United Airlines qui rapporte que neuf objets en forme de disque ont escorté leur avion au-dessus de l'Idaho dans la soirée du 4 juillet. Ce témoignage reçoit une médiatisation plus importante et est considéré comme plus crédible que celui d'Arnold. Les jours suivants, la plupart des journaux racontent en première page des histoires de soucoupes volantes.

Le 3 juillet 1947, se déroule ce qui devait devenir mondialement connu comme l'incident de Roswell. Ce jour là, Mac Brazel, propriétaire d'un ranch près de Roswell, découvre des débris sur ses terres et prévient la base militaire la plus proche. Un jeune militaire du Roswell Army Air Field (RAAF) fait alors un premier communiqué de presse, où il annonce que l'armée a découvert une « soucoupe volante » écrasée près d'un ranch à Roswell, suscitant un fort intérêt chez les médias. L'observation de Kenneth Arnold avait eu lieu un mois plus tôt et avait eu un écho important dans la presse si bien que les soucoupes volantes étaient présentes dans tous les esprits, y compris chez les militaires. Le lendemain, le commandement général de la base publie un rectificatif annonçant que la soucoupe volante était seulement un ballon-sonde. Une conférence de presse est organisée dans la foulée, dévoilant aux journalistes des débris provenant de l'objet retrouvé et confirmant la thèse du ballon-sonde. L'affaire tombe alors dans l'oubli pendant une trentaine d'années, marquant la fin de la première grande vague d'ovnis aux États-Unis.

En 1978, le major Jesse Marcel, qui a pris part à la récupération des débris à Roswell en 1947, déclare à la télévision que ceux-ci étaient sûrement d'origine extraterrestre et que les débris que le général Ramey (responsable de la base) a montrés aux journalistes ne sont pas ceux que Marcel lui a apportés de Roswell. Il fait part de sa conviction selon laquelle les militaires avaient en réalité caché la découverte d'un vaisseau spatial à l'ufologue Stanton T. Friedman. Son histoire circule chez les amateurs d'ovnis et dans les revues d'ufologie. En février 1980, le National Enquirer conduit sa propre interview du major Marcel, ce qui déclenche la re-médiatisation de l'incident de Roswell. D'autres témoins et rapports sortent de l'ombre au fil du temps, ajoutant de nouveaux détails à l'histoire. Par exemple, une grande opération militaire se serait déroulée à l'époque, visant à retrouver des morceaux d'épave, ou encore des extraterrestres, sur pas moins de 11 sites, ou encore des témoignages d'intimidation sur des témoins. En 1989, un entrepreneur de pompes funèbres à la retraite, Glenn Dennis, affirme que des autopsies d'extraterrestres ont été effectuées dans la base de Roswell. En 1991, le général Du Bose, chef d'état-major du général Ramey en 1947, confirme que ce dernier avait substitué aux débris transmis par la base de Roswell ceux d'un ballon météo, montrés aux journalistes. En réponse à ces nouveaux éléments, et après une enquête du Congrès des États-Unis, le GAO (Government Accountability Office, organisation de surveillance appartenant au Congrès) demande à l'United States Air Force de conduire une enquête interne. Le résultat de cette enquête est résumé en deux rapports. Le premier, publié en 1995, conclut que les débris retrouvés en 1947 provenaient bien d'un programme gouvernemental secret, appelé Projet Mogul. Le second, paru en 1997, conclut que les témoignages concernant la récupération de cadavres extraterrestres provenaient vraisemblablement de rapports détournés d'accidents militaires impliquant des blessés et des morts, ou encore de la récupération de mannequins anthropomorphiques lors de programmes militaires tels que l'opération High Dive, menés autour des années 1950. Ce rapport indique néanmoins que le débat sur ce qui est réellement tombé à Roswell continue, tout en précisant que tous les documents administratifs de la base pour la période mars 1945-décembre 1949 ont été détruits ainsi que tous les messages radio envoyés par la base d'octobre 1946 à février 1949. Le bordereau de destruction ne mentionne pas quand, par qui, et sur l'ordre de qui cette destruction a été effectuée. Ces rapports ont été rejetés par les partisans de la théorie extraterrestre, criant à la désinformation, bien qu'un nombre significatif d'ufologues s'accordent alors sur une diminution de la probabilité qu'un vaisseau extraterrestre soit véritablement impliqué.