杨元元离开航校，被调到民航总局科教司，任飞行检查员；1988年1月，他又被调到民航广州管理局（即中国南方航空公司的前身），历任飞行副大队长、副总飞行师、副总裁等职。1997年7月20日，由他执飞的中国南方航空327号班机，成为全球首班飞越太平洋的双发延程飞行航班。在南航工作十年之后，1998年，杨元元被调回民航总局，出任飞行标准司司长；次年4月，升任民航总局副局长；2002年5月，被正式任命为中国民航总局局长，成为中国第一个标准的飞行员出身的民航总局局长。在担任领导职务后，杨元元一直坚持在每年节假日