国航总部设在北京，辖有西南、浙江、重庆、内蒙古、天津、上海、湖北和贵州、西藏分公司，华南基地以及工程技术分公司等，中国国际航空股份有限公司的前身中国国际航空公司，成立于1988年。中国国际航空公司的前身-民航北京管理局飞行总队于1955年1月1日正式成立。1988年民航北京管理局分设，成立中国国际航空公司。

2004年9月30日，经国务院国有资产监督管理委员会批准，作为中国航空集团公司控股的航空运输主业公司，中国国际航空股份有限公司（以下简称国航）在北京正式成立，继续保留原中国国际航空公司的名称，并使用中国国际航空公司的标志。

截至2010年底，中国国际货运航空拥有9架波音747-400货机，是中国民航最大的波音747-400货机机队。2011年7月21日下午，国内首架最豪华的远程客机波音777-300ER降落在北京首都国际机场。中国国际航空股份有限公司共引进20架波音777-300ER客机。截止2015年2月，国航共有飞机各类327架。

2016年国航实现营业收入1139.64亿元，同比增长4.62%；实现净利润68.14亿元，同比增长0.59%。2016年国航实现客运收入1016.39亿元，同比增长45.71亿元。其中，因运力投入增加而增加收入83.09亿元，因收益水平降低而减少收入46.81亿元，因客座率上升而增加收入9.43亿元。国内客运收入占比65.99%，港澳台客运收入5.54%，国际客运收入占28.47%。全年客座率为80.68%。