História Air France vznikli 7. októbra 1933 zlúčením spoločností Air Orient, Air Union, Compagnie Générale Aéropostale, Compagnie Internationale de Navigation aérienne (CIDNA) a Société Générale des Transports aériens (SGTA). SGTA, ktorá vznikla v roku 1919 ako Lignes Aériennes Farman, bola prvým komerčným leteckým dopravcom vo Francúzsku. Spoločnosť CIDNA viedla od 20. rokov 20. storočia linku z Paríža do juhovýchodnej Európy cez Prahu, kde mala technickú základňu. V tejto spoločnosti mala Československá republika významnú kapitálovú účasť. Po vzniku Air France lietali na základe dohody u spoločnosti aj česko-slovenskí piloti. left|Douglas DC-3 (F-BAXP) v službách Air France na letisku v Manchestri, 6. júl 1952 Počas druhej svetovej vojny sa spoločnosť Air France premiestnila do Casablancy v Maroku. Dňa 26. júna 1945 boli všetci francúzski leteckí dopravcovia znárodnení a 29. decembra toho istého roku bol vydaný dekrét, na základe ktorého boli Air France splnomocnené prevádzkovať všetky letecké linky na území Francúzska. Dňa 1. januára 1946 bola spoločnosť obnovená pod názvom Société Nationale Air France . Od tohto roku sa tiež na palubách lietadiel Air France začali objavovať stevardky. Na pravidelných linkách po Európe spoločnosť vtedy lietala s typom Douglas DC-3. Dňa 1. júla 1946 Air France otvorili linku z Paríža do New Yorku s technickými medzipristátiami na doplnenie paliva v írskom Shannone a kanadskom Gandere, na ktorú nasadili lietadlá Douglas DC-4. V rokoch 1947 až 1965 spoločnosť prevádzkovala lietadlá Lockheed Constellation na prepravu cestujúcich a nákladu po celom svete. V 50. rokoch 20. storočia Air France prevádzkovali najdlhšiu sieť liniek na svete. V roku 1952 spoločnosť presúva svoju operačnú a technickú základňu do nového Južného terminálu na letisku Paríž-Orly. V auguste 1953 Air France začali lietať s prúdovým dopravným lietadlom de Havilland Comet 1A na linke Paríž – Rím – Bejrút, čím vstúpili do prúdovej éry. Dobré meno tohto typu lietadla však poškodili vážne nehody u spoločnosti BOAC v roku 1954 spôsobené únavou materiálu v tlakovej kabíne, najmä u obdĺžnikových okien, ktoré boli príčinou náhleho poklesu tlaku. Preto boli tieto verzie ihneď stiahnuté z prevádzky a náhradou bolo spoľahlivé lietadlo Comet 4 s okrúhlymi oknami, ktoré však už Air France nezakúpili. Air France natrvalo vstúpili do prúdovej éry v roku 1960, kedy do flotily zaradili prúdové dopravné lietadlá Sud-Aviation SE 210 Caravelle a Boeing 707. Dňa 1. februára 1963 francúzska vláda formalizovala rozdelenie liniek medzi Air France a ich konkurentmi zo súkromného sektora. Air France sa mali stiahnuť zo západnej Afriky (okrem Senegalu), strednej Afriky (okrem Burundi a Rwandy), južnej Afriky (vrátane Juhoafrickej republiky), Líbye v severnej Afrike, Bahrajnu a Ománu na Blízkom východe, Srí Lanky v južnej Ázii, Indonézie, Malajzie a Singapuru v juhovýchodnej Ázii, Austrálie, Nového Zélandu a tiež aj Novej Kaledónie a Tahiti. Tieto linky boli pridelené spoločnosti Union de Transports Aériens (UTA), novej francúzskej súkromnej leteckej spoločnosti, ktorá vznikla zlúčením dopravcov TAI a UAT. UTA tiež získala exkluzívne práva lietať medzi Japonskom, Novou Kaledóniou a Novým Zélandom, Južnou Afrikou a ostrovom Réunion v Indickom oceáne, a tiež aj Los Angeles a Tahiti. left|Boeing 747-128 (F-BPVC) spoločnosti Air France na Letisku Charlesa de Gaulla v Paríži, september 1977 right|Airbus A300B2-101 (F-BVGA) spoločnosti Air France pristáva na letisku Heathrow v Londýne, 11. december 1976 V roku 1970 boli Air France jednou z prvých leteckých spoločností, ktoré uviedli do prevádzky širokotrupé dopravné lietadlo Boeing 747-100, vtedy najväčšie lietadlo sveta určené na komerčnú prepravu osôb. Od roku 1974 začali Air France presúvať väčšinu svojich operácií na Letisko Charlesa de Gaulla v Paríži. Do začiatku 80. rokov Air France lietali z letiska Orly iba na Korziku, Martinik, Guadeloupe, prevádzkovali väčšinu liniek do Francúzskej Guyany, na ostrov Réunion, do regiónu Maghreb, východnej Európy (okrem ZSSR), južnej Európy (okrem Grécka a Talianska) a jednu dennú linku do New Yorku-JFK. V roku 1974 sa Air France tiež stali prvou leteckou spoločnosťou na svete, ktorá uviedla do prevádzky lietadlo Airbus A300, prvé komerčné dopravné lietadlo spoločnosti Airbus Industrie. V sedemdesiatych rokoch sa uskutočnila ďalšia výnimočná udalosť pre spoločnosť, keď 21. januára 1976 Air France nasadili do pravidelnej letovej prevádzky prvé a jediné plnohodnotné nadzvukové dopravné lietadlo Concorde (sovietsky Tu-144 bol po necelých troch rokoch a 55. uskutočnených letoch s cestujúcimi stiahnutý z prevádzky). Nadzvukový inauguračný let Concordu (F-BVFA) u Air France sa uskutočnil po trase Paríž-Charles de Gaulle – Dakar – Rio de Janeiro-Galeão. Úvodný let na linke Paríž-Charles de Gaulle – Washington-Dulles uskutočnil 24. mája 1976 tiež Concorde s imatrikulačnou značkou F-BVFA. Na linke do New Yorku-JFK Air France prvýkrát nasadili Concorde 22. novembra 1977. Let z Paríža do New Yorku trval 3 hodiny a 23 minút pri približne dvojnásobnej rýchlosti zvuku. Schválenie letov Concordu do Spojených štátov bolo spočiatku odopreté z dôvodu protestov proti nadmernej hlučnosti lietadla. right|Concorde (F-BVFC) spoločnosti Air France na Letisku Charlesa de Gaulla v Paríži, 17. jún 1983 V roku 1983 Air France začali ako prvá európska letecká spoločnosť lietať s cestujúcimi do Kórejskej republiky. V roku 1986 francúzska vláda upustila od politiky rozdelenia prepravných práv na pravidelné linky medzi spoločnosťami Air France, Air Inter a UTA. Tieto zmeny umožnili spoločnosti UTA otvoriť pravidelné linky do nových destinácií v oblasti pôsobenia Air France a konkurovať im na týchto linkách. Paríž-Charles de Gaulle – San Francisco sa stala prvou linkou, na ktorej UTA konkurovala Air France. Air France odpovedali predĺžením niektorých letov Paríž-Charles de Gaulle – Los Angeles do Papeete, na Tahiti, kde konkurovali UTA na linke Los Angeles – Papeete. V roku 1988 sa Air France a Air Inter stali prvými leteckými spoločnosťami, ktoré nasadili lietadlá Airbus A320 na krátkych trasách. Dňa 12. januára 1990 boli operácie Air France, Air Inter a UTA zlúčené do rozšírených Air France. Akvizícia UTA a Air Inter spoločnosťou Air France bola súčasťou vládneho plánu začiatkom 90. rokov 20. storočia s cieľom vytvoriť jednotného národného leteckého dopravcu s úsporami z rozsahu a globálnym dosahom na boj proti potenciálnym hrozbám liberalizácie vnútorného trhu leteckej dopravy EÚ. V júni 1999 vytvorili Air France a Delta Air Lines dvojstranné transatlantické partnerstvo. Po roku 2000 Air France prešli množstvom krízových udalostí, ktoré postihli sektor leteckej dopravy, ako napr. teroristické útoky 11. septembra 2001 a epidémia SARS v Ázii. Dňa 22. júna 2000 sa Air France stali zakladajúcim členom aliancie leteckých spoločností SkyTeam. V roku 2004 došlo k zlúčeniu Air France a KLM, čím vznikli Air France-KLM, najväčšia letecká spoločnosť na svete z hľadiska tržieb. Koncom roku 2015 Air France čelili finančnej kríze, ktorá sa ešte zhoršila štrajkom pilotov proti spoločnosti. Air France na štrajk odpovedali oznámením o zrušení približne 2 900 pracovných miest. V decembri 2015 spoločnosť avizovala vyradenie svojho posledného lietadla typu Boeing 747-400 so špeciálnym scénickým letom 14. januára 2016. Air France prevádzkovali Boeingy 747 v niekoľkých verziách od roku 1970. V januári 2017 Air France získali prvý Boeing 787-9 Dreamliner. V júli 2017 spoločnosť Air France-KLM uzavrela strategické partnerstvo s leteckými spoločnosťami Delta Air Lines, China Eastern Airlines a Virgin Atlantic Airways, čím sa upevnili už existujúce väzby medzi týmito dopravcami. V roku 2018 Air France okrem iného oznámili, že od septembra toho istého roku rušia linky do Iránu z obavy, že tieto linky už nie sú komerčne životaschopné v dôsledku predefinovaných sankcií USA.