In den späten 1990er Jahren wollte Boeing ein Flugzeug namens Sonic Cruiser bauen, das sehr schnell fliegen sollte. Laut Boeing verbraucht die 787 20% weniger Treibstoff als die ähnlich große 767. Aber nach den Anschlägenvom 11. September 2001 stiegen die Treibstoffpreise an, so dass die Fluggesellschaften effizientere Flugzeuge wollten und nicht schnellere. Boeing kündigte den Sonic Cruiser und ersetzte ihn im Januar 2003 durch die "7E7", die damals der Codename für die 787 war. Im Juli 2003 beschloss Boeing, das neue Flugzeug "Dreamliner" zu nennen.
Am 26. April 2004 wurde die japanische Fluggesellschaft All Nippon Airways der Erstkunde für die 7E7, und die Auslieferung des Flugzeugs wird für 2008 erwartet. Im Jahr 2005 wurde sie in 787 umbenannt.
Die 787 wurde mit dem Ziel entworfen, viel effizienter zu sein. Dies wurde dadurch erreicht, dass der größte Teil des Flugzeugs aus Verbundwerkstoff statt aus Aluminium gebaut wurde, was das Flugzeug leichter machte. Außerdem kamen zwei neue Triebwerkstypen zum Einsatz, das General Electric GEnx und das Rolls-Royce Trent 1000. Nach Angaben von Boeing war die 787 dadurch um 20% effizienter als die 767.
Im Dezember 2006 sagte Boeing, die 787 sei schwerer als erwartet, so dass das Flugzeug Verspätung hatte. Außerdem hatte Boeing versucht, die Zeit für die Herstellung des Flugzeugs zu verkürzen, indem es Teilelieferanten bat, Teile des Flugzeugs zu montieren. Diese Teilehersteller waren jedoch nicht an die zusätzliche Arbeit gewöhnt, was die 787 noch mehr verzögerte.
Boeing begann mit der Erprobung der 787 am Boden. Es wurden weitere Probleme festgestellt, und das Flugzeug verzögerte sich noch mehr. Am 15. Dezember 2009 schließlich ging die 787 auf ihren Erstflug. Boeing begann, das Flugzeug in der Luft zu testen. Es gab weitere Probleme, wie den Ausfall eines der Rolls-Royce Trent 1000-Triebwerke und einen Brand während des Fluges, der das Flugzeug noch mehr verzögerte. Einige Fluggesellschaften wollten für all die Verspätungen entschädigt werden. Schließlich lieferte Boeing im Juli 2011 ihre erste 787 an ANA aus.