Eind jaren negentig wilde Boeing een vliegtuig maken, de Sonic Cruiser, dat zeer snel zou gaan. Volgens Boeing verbruikt de 787 20% minder brandstof dan de even grote 767. Maar na de aanslagenvan 11 september 2001 stegen de brandstofprijzen, waardoor luchtvaartmaatschappijen efficiëntere in plaats van snellere vliegtuigen wilden. Boeing annuleerde de Sonic Cruiser en verving hem in januari 2003 door de "7E7," wat toen de codenaam voor de 787 was. In juli 2003 besloot Boeing het nieuwe vliegtuig de "Dreamliner" te noemen.
Op 26 april 2004 werd de Japanse luchtvaartmaatschappij All Nippon Airways de eerste klant voor de 7E7, en zij verwachtten het vliegtuig in 2008 geleverd te krijgen. In 2005 werd de naam veranderd in 787.
De 787 was ontworpen om veel efficiënter te zijn. Dit werd bereikt door composiet te gebruiken voor de bouw van het grootste deel van het vliegtuig in plaats van aluminium, waardoor het vliegtuig lichter werd. Er werden ook twee nieuwe motortypes gebruikt, de General Electric GEnx en de Rolls-Royce Trent 1000. Volgens Boeing maakte dit de 787 20% efficiënter dan de 767.
In december 2006 zei Boeing dat de 787 zwaarder was dan verwacht, waardoor het vliegtuig vertraging opliep. Boeing had ook geprobeerd om de tijd om het vliegtuig te maken te verkorten door leveranciers van onderdelen te vragen om onderdelen van het vliegtuig te assembleren. Deze onderdelenfabrikanten waren echter niet gewend aan het extra werk, waardoor de 787 nog meer vertraging opliep.
Boeing begon de 787 op de grond te testen. Ze vonden meer problemen en het vliegtuig liep nog meer vertraging op. Uiteindelijk op 15 december 2009 ging de 787 voor het eerst vliegen. Boeing begon het vliegtuig in de lucht te testen. Er waren meer problemen, zoals een defect aan een van de Rolls-Royce Trent 1000 motoren, en een brand tijdens de vlucht, waardoor het vliegtuig nog meer vertraging opliep. Sommige luchtvaartmaatschappijen wilden terugbetaald worden voor alle vertragingen. Uiteindelijk in juli 2011, leverde Boeing hun eerste 787 aan ANA.