Med sterk konkurranse på flere ruter, investerte Pan Am i flere nyvinninger som jetfly og «wide-body» fly. Pan Am kjøpte Douglas DC-8 og Boeing 707. PanAm la også press på produsentene for å øke til seks (3+3) i stedet for fem (2+3) seter i bredden. Flyselskapet startet transatlantiske flygninger med jetfly mellom New York og Paris 26. oktober 1958 med 707-flyet «Clipper America», tre uker etter BOAC som startet jet-rute med Comet 4 den 4.oktober 1958. De første flyene, både Comet og Boeing 707 måtte mellomlande, som regel på Gander, på turen over Atlanterhavet. Pan Am var første kunde til å kjøpe Boeing 747 jumbojet med 25 bestillinger i april 1966, og det første selskapet til å sette flyet i rutetrafikk i 1970. Selskapet var blant de tre første til å ta opsjon på innkjøp av overlydsflyet Concorde, de to andre var BOAC og Air France. Men som alle andre selskap som tegnet opsjoner, med unntak av British Overseas Airways Corporation (BOAC) og Air France, lot Pan Am være å kjøpe flyet. Pan Am var også en potensiell kunde for det amerikanske overlydsfly-prosjektet som endte med å velge Boeing 2707. På grunn av for høye ambisjoner og tekniske problemer med utviklingen ble disse planene imidlertid skrinlagt.