V roku 2000 prebiehali diskusie o spojení KLM s British Airways v novú silnú leteckú spoločnosť, ale táto myšlienka nakoniec nebola realizovaná. Teroristické útoky 11. septembra 2001 zapríčinili menší záujem o lietanie a následne museli KLM kvôli stratám znížiť kapacity o 15% a prepustili približne 1 500 zamestnancov. Vedenie spoločnosti rozhodlo o redukcii prevádzkovaných typov na diaľkových linkách na Airbus A330, Boeing 747 a 777, predovšetkým kvôli zníženiu celkových nákladov. V roku 2003 bola spoločnosť KLM uk zlúčená s KLM Cityhopper. Dňa 30. septembra 2003 oznámili Air France s KLM vytvorenie spoločnej leteckej spoločnosti s názvom Air France-KLM. V roku 2004 sa KLM stali členom aliancie leteckých spoločností SkyTeam.