Flygplanet har fört in medicinsk utrustning och mat- och vattenförsörjning från Röda korset och FN:s barnfond (Unicef).
FN har varnat för att grundläggande tjänster håller på att upplösas i Jemen, med utbredd livsmedels- och bränslebrist.
Under tiden har Pakistan uteslutit sig från att gå med i den saudiska koalitionen som strider mot Houthi-rebeller i Jemen.
Pakistans parlament röstade emot att ansluta sig till sin allierade, Saudiarabien, och sade i en resolution att landet bör "behålla neutraliteten" i Jemen.
Internationella rödakorskommittén (ICRC) sade att dess plan landade i Sanaa med 16 ton medicinsk hjälp, däribland läkemedel och kirurgisk utrustning.
Unicefs plan har flugit i samma mängd bistånd - ta med kosttillskott för 20.000 barn såväl som medicinska förnödenheter.
"De förnödenheter vi har lyckats ta in idag kan göra skillnaden mellan liv och död för barn och deras familjer", säger Unicefs Julien Harneis.
Flygningarna kommer efter dagar av förseningar medan båda organisationerna väntade på klarering från alla sidor i konflikten för att landa i Jemen.
FN:s humanitära samordnare för Jemen har efterlyst ett humanitärt "paus" i bombardemanget och strider på plats för att ge bistånd.
Johannes van der Klaauw berättade för reportrar i Genève att konflikten nu har spridit sig till 15 av Jemens 22 provinser.
Han beskrev situationen i Aden i synnerhet som "katastrof", en nedstigning i stadskrig, med kontroll av luften och kusthamnar skiftar dagligen mellan rivaliserande grupper.
En miljon människor i staden riskerar att stängas av från tillgång till rent vatten inom några dagar om inte ytterligare bränsle förs in, sade han.
Världshälsoorganisationen (WHO) säger att nästan 650 människor har dödats och att mer än 2.200 har skadats sedan den 19 mars, men van der Klaauw sade att det faktiska antalet dödsoffer sannolikt kommer att bli mycket högre eftersom många inte förs till sjukhus eller omedelbart begravs.
Yemen har varit i kaos sedan Houthi rebeller, backas upp av arméenheter lojala mot den utdrivna f.d. president Ali Abdullah Saleh, tog full kontroll över Sanaa i januari och placerade nuvarande president Abdrabbuh Mansour Hadi i husarrest.
Mr Hadi flydde och tog sin tillflykt till Aden i februari, men lämnade landet i slutet av mars när Houthis nådde utkanten av den södra hamnstaden.
Saudiarabien inledde flyganfall för två veckor sedan mot Houthis, en Zaidi Shia rebellrörelse som USA och Saudiarabien hävdar får militärt stöd från den regionala shiamakten Iran.
Men de har misslyckats med att stoppa Houthi-tåget till Aden, liksom angränsande södra och östra provinser. Över natten riktade sig koalitionsflygplanet mot försvarsministeriets byggnad i Sanaa och vapenlager.
Saudiarabien bad Pakistan förra månaden att bidra med fartyg, flygplan och trupper till kampanjen för att återställa Hadi till makten.
Men efter flera dagars debatt röstade Pakistans parlament för "att upprätthålla neutraliteten i Jemenkonflikten för att kunna spela en aktiv diplomatisk roll för att få ett slut på krisen".
Analytiker säger Pakistan, som har en Sunni majoritet men också en betydande Shia minoritet, rädsla fångas mellan de två om det skickar trupper till Jemen.
Vem slåss mot vem i Jemen?
Houthis - Zaidi Shia Muslimska rebeller från norr överran Sanaa förra året och sedan utökat sin kontroll. De vill ersätta Hadi, vars regering de säger är korrumperad. USA hävdar att Iran ger militär hjälp till rebellerna.
Ali Abdullah Saleh - militära enheter som är lojala mot den tidigare presidenten - som tvingades lämna över makten 2011 efter massprotesterna - kämpar tillsammans med Houthis.
Abdrabbuh Mansour Hadi - Presidenten flydde utomlands i mars som rebellerna avancerat på Aden, där han hade tagit sin tillflykt i februari. Sunni Muslimska stammar och södra separatister har bildat milis för att bekämpa rebellerna.
Saudi-ledd koalition - en USA-stödd koalition av nio, mestadels sunni arabiska stater säger att den försöker "försvara den legitima regeringen" av Hadi.
Al-Qaida på Arabiska halvön - AQAP motsätter sig både Houthis och president Hadi. En rivaliserande partner till Islamiska staten har också nyligen uppstått.
Två plan med välbehövliga förnödenheter har anlänt till Yemens huvudstad Sanaa.