Flåten og antallet destinasjoner vokste i takt med det økende antallet passasjerer. Selskapets drift opphørte under andre verdenskrig, men ble raskt reetablert etter krigens slutt. Selskapet gikk til anskaffelse av enda større fly gjennom 1960-, 70- og 80-tallet, og dannet i 1989 en allianse med det amerikanske flyselskapet Northwest Airlines. I 2008 ble Northwest Airlines sammensluttet med Delta Airlines, og KLM fortsetter dette samarbeidet. Det norske flyselskapet Braathens var også medlem av denne alliansen frem til det fusjonerte med SAS i 2004. KLM er i dag medlem av flyalliansen SkyTeam.