ในวันที่ 20 กันยายน พ.ศ. 2554 นายปิยสวัสดิ์ อัมระนันทน์ กรรมการผู้อำนวยการใหญ่การบินไทย(ในขณะนั้น) ได้ออกมาพูดเกี่ยวกับการบินไทยสมายล์ ซึ่งแผนเดิมจะเริ่มจากเส้นทางภายในประเทศก่อน ได้แก่ อุบลราชธานี อุดรธานี ขอนแก่น เชียงราย และสุราษฎร์ธานี[1] ในวันที่ 29 มิถุนายน 2555 การบินไทย และไทยสมายล์ได้รับมอบเครื่องบินลำแรก คือ HS-TXA (อุบลราชธานี)[2] จากนั้นวันที่ 7 กรกฎาคม พ.ศ. 2555 ไทยสมายล์ได้เริ่มบินเที่ยวแรก คือ กรุงเทพ-มาเก๊า ด้วยเครื่องบินแอร์บัส A320-200 ซึ่งได้รับการตอบรับจากผู้โดยสารเป็นอย่างดี โดยเที่ยวบินแรกมีอัตราการบรรทุกผู้โดยสาร (เคบินแฟคเตอร์) 100% ส่วนยอดจองตั๋วโดยสารล่วงหน้าในเส้นทางบินอื่นๆ ยอดจองมีอย่างต่อเนื่องในทุกเส้นทางบินในประเทศที่เปิดทำการบิน โดยมีเคบินแฟคเตอร์เฉลี่ย 70-72%[3]

ในวันที่ 30 กรกฎาคม พ.ศ. 2555 พระบาทสมเด็จพระวชิรเกล้าเจ้าอยู่หัว (ขณะนั้นดำรงพระอิสริยยศที่สมเด็จพระบรมโอรสาธิราชฯ สยามมกุฎราชกุมาร) เสด็จพระราชดำเนินพร้อมด้วยสมเด็จพระเจ้าลูกยาเธอ เจ้าฟ้าทีปังกรรัศมีโชติ(พระเจ้าหลานเธอ พระองค์เจ้าทีปังกรรัศมีโชติในขณะนั้น) ไปทรงเป็นประธานในพิธีเปิดการบินไทยสมายล์อย่างเป็นทางการ[4] ในช่วงแรก การบินไทยสมายล์ทำการบินโดยใช้รหัสสายการบินเดียวกันกับการบินไทย คือ TG และหลังจากนั้น วันที่ 31 มีนาคม พ.ศ. 2557 การบินไทยสมายล์ได้รับรหัสสายการบินจากกรมการบินพลเรือนของตัวเอง คือ WE[5]

ในวันที่ 8 สิงหาคม พ.ศ. 2557 การบินไทยสมายล์ได้เพิ่มฐานการบิน โดยบินจากท่าอากาศยานดอนเมือง ไปยังเชียงใหม่ ขอนแก่น และภูเก็ต ซึ่งเป็นการแบ่งมาเส้นทางมาจากท่าอากาศยานสุวรรณภูมิบางส่วน[6]

ในปีพ.ศ. 2558 การบินไทยสมายล์ได้เปลี่ยนแนวคิดจาก Trendy – Friendly – Worthy เป็น SMART – SABAI – SMILE ซึ่งในวันที่ 18 กันยายน พ.ศ. 2558 ได้เปิดตัวเครื่องแบบพนักงานต้อนรับบนเครื่องบินใหม่ ซึ่งมีด้วยกันทั้งหมด 8 รูปแบบ[7] และในวันที่ 1 กันยายน พ.ศ. 2559 การบินไทยสมายล์ได้เปิดตัวเครื่องแบบพนักงานบริการภาคพื้นใหม่เช่นกัน[8]

วันที่ 16 มกราคม พ.ศ. 2560ไทยสมายล์ได้ย้ายฐานการบินจากท่าอากาศยานดอนเมืองกลับไปรวมที่ท่าอากาศยานสุวรรณภูมิ[9] เพื่อให้สามารถบริหารจัดการการบินของไทยสมายล์ง่ายขึ้น

ในปี 2562 การบินไทยสมายล์ได้เข้าร่วมเป็นสมาชิกของสมาคมขนส่งทางอากาศระหว่างประเทศ หรือ ไออาตา (IATA)[10] และในวันที่ 25 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2563 การบินไทยสมายล์ได้เข้าร่วมเป็นสมาชิกคอนเน็กติงเครือข่ายสตาร์อัลไลแอนซ์[11]