Для Boeing новый самолет является основной новинкой в подразделении гражданской авиации: полностью новые самолеты американская компания не выпускала с 1995 года. Предполагается, что Dreamliner будет выполнять рейсы на 14,2 тысячи километров с 210-330 пассажирами на борту. Его основным отличием от существующих аналогов называется экономичность.

К концу 1990-х стало очевидно, что Боинг 767 значительно устарел, и не может соревноваться с новыми разработками соперника Airbus, такими, как Airbus A330. В 2001 году Боинг объявил начало разработки нового проекта, Boeing Sonic Cruiser. Обещалось, что новый самолёт Боинга сможет летать на скорости, близкой к звуковой, при этом в среднем расходуя не больше топлива (за счёт укороченного времени полёта), чем 767-й или А330. Из-за террористических атак 11 сентября и повышающихся цен на нефть стало ясно, что авиакомпании больше заинтересованы в экономичности полётов, чем в скорости, и проект Sonic Cruiser, к тому же дорогостоящий и технологически сложный, был приостановлен.

26 апреля 2004 Боинг представил миру свой новый проект под кодовым именем 7E7. Этот новый проект послужил в качестве замены Sonic Cruiser, унаследовав многие идеи и технологии своего предшественника. 28 января 2005 года Boeing объявил, что 7Е7 будет выпускаться под названием Боинг 787. 25 апреля 2005 года, то есть год спустя от начала проекта, внешний вид 787-го был "заморожен".

Первый экземпляр был показан на презентации на заводе в городе Эверетт 8 июля 2007. Первый испытательный полёт первоначально планировался на сентябрь 2007, но неоднократно откладывался. 27 августа 2009 Boeing объявил, что первый испытательный полет состоится до конца 2009 года, а первые поставки самолетов будут осуществлены в IV квартале 2010 года. 

Первый испытательный полёт авиалайнера планировалось провести ещё летом 2007 года, однако тогда концерн подвели партнёры, не обеспечив поставку ряда ключевых деталей в необходимые сроки. Первая рулежка Dreamliner произошла летом 2009 года. Уже после этого на обшивке фюзеляжа были найдены складки.

После ряда отсрочек Боинг 787 впервые поднялся в воздух 15 декабря 2009 года.

Стартовым заказчиком первого Boeing 787 Dreamliner является японская авиакомпания All Nippon Airways (ANA), которая разместила заказ на 50 машин. По состоянию на конец июня компания Boeing получила заказы на 865 самолетов Dreamliner от 56 авиакомпаний (при этом с начала 2009 года количество заказов сократилось на 70 штук), в том числе крупнейший российский авиаперевозчик "Аэрофлот" заказал 22 таких лайнера. Таким образом, Dreamliner уже стал самым продаваемым новым самолетом в истории гражданской авиации.

На данный момент, Боинг предлагает три варианта авиалайнера :

• 787-3 - 296-местный вариант с дальностью 6 500 км, рассчитанный для загруженных маршрутов малой протяжённости. Этот вариант заменит Боинги 767 и Аэробусы А300 на внутренних рейсах Японии. Боинг получил заказы на этот вариант от All Nippon Airways и Japan Airlines. Начало поставки - 2010 год. Стоимость - 146-151,5 млн $
  787-8 - базовый вариант, рассчитанный как замена Боингу 767-300ER. Вмещает до 250 пассажиров (в зависимости от конфигурации), дальность - 15 700 км. Начало поставки - 2008 год. Стоимость - 157-167 млн $
• 787-9 - Удлинённый вариант, вмещающий до 290 с немного большей дальностью по сравнению 787-8. Рассчитан как замена Боингу 767-400ER, Аэробусам А330-200 и А340-200, McDonnell Douglas MD-11 и Lockheed L-1011. Стоимость - 189-200 млн $

Боинг также рассматривает вариант 787-10, вмещающий до 350 пассажиров, который теоретически сможет заменить Боинги 777-200A и 777-200ER.