Στα τέλη της δεκαετίας του 1990, η Boeing ήθελε να κατασκευάσει ένα αεροπλάνο με την ονομασία Sonic Cruiser, το οποίο θα πήγαινε πολύ γρήγορα. Σύμφωνα με την Boeing, το 787 καταναλώνει 20% λιγότερα καύσιμα από το αντίστοιχου μεγέθους 767. Αλλά μετά τις επιθέσεις της 11ης Σεπτεμβρίου 2001 οι τιμές των καυσίμων αυξήθηκαν, οπότε οι αεροπορικές εταιρείες ήθελαν πιο αποδοτικά αεροπλάνα αντί για ταχύτερα. Η Boeing ακύρωσε το Sonic Cruiser και το αντικατέστησε τον Ιανουάριο του 2003 με το "7E7", που ήταν η κωδική ονομασία του 787 εκείνη την εποχή. Τον Ιούλιο του 2003, η Boeing αποφάσισε να ονομάσει το νέο αεροπλάνο "Dreamliner".
Στις 26 Απριλίου 2004, η ιαπωνική αεροπορική εταιρεία All Nippon Airways έγινε ο πρώτος πελάτης για το 7E7 και αναμενόταν να παραλάβει το αεροπλάνο το 2008. Το 2005 μετονομάστηκε σε 787.
Το 787 σχεδιάστηκε για να είναι πολύ πιο αποδοτικό. Αυτό το πέτυχε χρησιμοποιώντας σύνθετα υλικά για την κατασκευή του μεγαλύτερου μέρους του αεροπλάνου αντί για αλουμίνιο, γεγονός που έκανε το αεροπλάνο ελαφρύτερο. Χρησιμοποιήθηκαν επίσης δύο νέοι τύποι κινητήρων, ο General Electric GEnx και ο Rolls-Royce Trent 1000. Σύμφωνα με την Boeing αυτό έκανε το 787 20% πιο αποδοτικό από το 767.
Τον Δεκέμβριο του 2006 η Boeing δήλωσε ότι το 787 ήταν βαρύτερο από ό,τι περίμενε, οπότε το αεροπλάνο καθυστέρησε. Επίσης, η Boeing είχε προσπαθήσει να συντομεύσει τον χρόνο κατασκευής του αεροπλάνου ζητώντας από τους προμηθευτές εξαρτημάτων να συναρμολογήσουν τμήματα του αεροπλάνου. Αυτοί οι κατασκευαστές εξαρτημάτων όμως δεν είχαν συνηθίσει την επιπλέον εργασία, και αυτό καθυστέρησε ακόμη περισσότερο το 787.
Η Boeing άρχισε να δοκιμάζει το 787 στο έδαφος. Βρήκαν περισσότερα προβλήματα και το αεροπλάνο καθυστέρησε ακόμη περισσότερο. Τελικά στις 15 Δεκεμβρίου 2009 το 787 πραγματοποίησε την πρώτη του πτήση. Η Boeing άρχισε να δοκιμάζει το αεροπλάνο στον αέρα. Υπήρξαν κι άλλα προβλήματα, όπως η βλάβη ενός από τους κινητήρες Rolls-Royce Trent 1000 και μια πυρκαγιά κατά τη διάρκεια της πτήσης, που καθυστέρησαν ακόμη περισσότερο το αεροπλάνο. Ορισμένες αεροπορικές εταιρείες ήθελαν να πληρωθούν για όλες τις καθυστερήσεις. Τελικά, τον Ιούλιο του 2011, η Boeing παρέδωσε το πρώτο 787 στην ANA.