ליליינטל פעל רבות למען קידום התעופה והיה האדם הראשון שתכנן ובנה גלשן אוויר שיכול היה לשאת אדם. בהתבססו על מחקרים שניהל על מעוף הציפורים, הוא כתב ספר על אווירונאוטיקה (פורסם בשנת 1889) ששימש מאוחר יותר גם את האחים רייט.
כרבים בתקופתו, ליליינטל חקר את מעוף הציפורים ואת תנועותיהן, אשר גרמו להן לקבל דחף וכוח עילוי שסייע להן לעוף.
אחת מתגליותיו הייתה שהוא הראה את היתרון של כנף קמורה על פני כנף שטוחה.
את טיסותיו ביצע ליליינטל בברלין ממרומי גבעה מלאכותית, שאותה בנה מכספו (קיימת אנדרטה לזכרו(גר') על ראש גבעה בברלין אליה מוליכות מדרגות ובתחתית הגבעה בריכה).
לאחר יותר מ-2,500 טיסות הוא נהרג בגיל 48, בתאונת טיסה (הראשונה עם מתקן כבד מהאוויר), כשאיבד שליטה על דאונו עקב משב רוח לא צפוי.