ช่วงแรกของการก่อตั้ง

แอร์ฟรานซ์ก่อตั้งเมื่อวันที่ 7 ตุลาคม ค.ศ. 1933 โดยการรวมตัวกันของหลายหน่วยงานในฝรั่งเศส สายการบินได้ขยายเส้นทางไปทั่วยุโรป เมืองขึ้นของฝรั่งเศส แอฟริกาเหนือ และจุดหมายปลายทางอื่น ๆ ในระหว่างสงครามโลกครั้งที่สอง แอร์ฟรานซ์ได้ย้ายฐานการปฏิบัติการไปที่กาซาบล็องกา ในประเทศโมร็อกโก ทำให้สายการบินนี้เป็นที่โดดเด่นในภาพยนตร์เรื่องคาซาบลังกา (Casablanca)

ช่วงหลังสงครามโลกครั้งที่สอง

หลังจากสงครามโลกครั้งที่สอง บริษัทก็กลายเป็นของรัฐบาล ซึ่งรัฐบาลเป็นผู้ถือหุ้นอยู่ 70% และลดลงเหลือ 54% ในกลางปีค.ศ. 2002 และในวันที่ 4 สิงหาคม ค.ศ. 1948 ทางสายการบินได้แต่งตั้งให้ Max Hymans เป็นประธานของแอร์ฟรานซ์ โดยเขาได้ใช้เวลา 13 ปีที่ดำรงตำแหน่งในการสนับสนุนนโยบายด้านความทันสมัยของเครื่องบิน ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือ การนำเครื่องบิน Sud Aviation Caravelle ที่มีเครื่องยนต์เจตแบบแฝดมาให้บริการในปีค.ศ. 1959
สายการบินได้เริ่มให้บริการเที่ยวบินปารีส-นิวยอร์ก โดยใช้เครื่องบินคองคอร์ดที่มีความเร็วเหนือเสียงในปี ค.ศ. 1976 โดยใช้เวลาในการเดินทางเพียง 3 ชั่วโมง โดยใช้ความเร็วเหนือเสียงประมาณ 2 เท่า
ในปี ค.ศ. 1994 สายการบินทั้งหมดของรัฐบาลฝรั่งเศสได้ถูกรวมเข้ากับแอร์ฟรานซ์เพียงบริษัทเดียว รัฐบาลฝรั่งเศสนำแอร์ฟรานซ์เข้าจดทะเบียนในตลาดหลักทรัพย์ของฝรั่งเศสในปี ค.ศ. 1999 และได้ร่วมก่อตั้งเครือข่ายพันธมิตรสายการบินสกายทีมในปี ค.ศ. 2000 และสายการบินได้ยกเลิกเที่ยวบินที่ให้บริการโดยเครื่องบินคองคอร์ดในปี ค.ศ. 2003 เนื่องจากมีผู้ใช้บริการน้อยและมีต้นทุนที่สูง

การควบรวมกิจการกับเคแอลเอ็ม

ในวันที่ 30 กันยายน ค.ศ. 2003 แอร์ฟรานซ์และเคแอลเอ็ม ได้ประกาศว่าจะมีการควบรวมสายการบินทั้งสองในชื่อใหม่ คือแอร์ฟรานซ์-เคแอลเอ็ม ((อังกฤษ)) และเกิดการควบรวมขึ้นในวันที่ 5 พฤษภาคม เมื่อผู้ถือหุ้นทั่วไปของแอร์ฟรานซ์ เข้าถือครองหุ้น 81% ของเคแอลเอ็ม (รัฐบาลฝรั่งเศสครอบครองหุ้น 44% และอีก 37% เป็นของผู้ถือหุ้นเอกชน) โดยที่เหลือเป็นของผู้ถือหุ้นทั่วไปของสายการบินเคแอลเอ็ม โดยส่วนแบ่งของรัฐบาลฝรั่งเศสในแอร์ฟรานซ์ ลดลงจาก 54.4% (เดิมถือในนามแอร์ฟรานซ์) เหลือ 44% (ปัจจุบันถือในนาม แอร์ฟรานซ์-เคแอลเอ็ม) ด้วยเหตุของการรวมตัวนี้เอง ทำให้ในเดือน ธันวาคม ค.ศ. 2004 รัฐบาลฝรั่งเศสก็แถลงการขายหุ้น 18.4% ให้กับแอร์ฟรานซ์-เคแอลเอ็ม จนทำให้รัฐบาลเองเหลือหุ้นต่ำกว่า 20%

ในกลางปี ค.ศ. 2007 แอร์ฟรานซ์และแคแอลเอ็ม จะนำคุณสมบัติของแท่นเสียบเครื่องเล่นเพลงและวิดีโอพกพาไอพอด ติดตั้งในเครื่องบิน ซึ่งนอกจากจะทำให้มีการชาร์จแบตเตอร์รี่ของอุปกรณ์เหล่านี้แล้ว ยังมีการรวมคุณสมบัติของไอพอด และระบบความบันเทิงภายในเครื่องบิน (IFE;In-flight Entertainment) ซึ่งจะทำให้ผู้โดยสารสามารถเล่นเพลง, ดูรายการโทรทัศน์หรือภาพยนตร์ที่เก็บไว้ในไอพอดผ่านทางระบบความบันเทิงภายในเครื่องบินได้