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日本航空と日本エアシステムの経営統合(日本航空システムの発足)時に「The Arc of the Sun(太陽のアーク)」と呼ばれるロゴマークと塗装が制定された。JALの「A」の上に、「ノ」の字状の立体形の円弧が描かれたデザインである。デザイン担当はアメリカ合衆国の大手デザイン会社ランドーアソシエイツで、旧日本航空の民営化後の1989年初から導入されたAとLの下にグレーと赤の長方形を形取った先代のロゴマークも同社の手によるものである。
新デザインは、2003年4月の新・JALマイレージバンクの発足とそれにともなうJALカードの券面が一新されたことや、JALパック・JALストーリーの再編にともなうロゴ変更で多くの目に触れるようになった。2004年4月以降は、日本航空インターナショナルと日本航空ジャパンの機体塗装や機内搭載品などを含めたすべてのビジュアルイメージが順次統一され、日本アジア航空などの系列運航会社も日本航空と同時期に社名ロゴタイプが変更となり、機体デザインを更新していった。独自ロゴの使用を継続していた琉球エアーコミューターも新機種導入を契機として2007年4月にJALグループのビジュアルイメージを採用した。
なお、「Dream Skyward」というスローガンもこのロゴと同時に制定され、CMのアイキャッチやラジオの提供読みで使用されていた。このスローガンは2011年4月に鶴丸マークの採用によって消滅したが、機内誌である『SKYWARD』にその名を残している。
2002年の日本航空と日本エアシステムとの経営統合を機に採用された「太陽のアーク」は、先代と同じくランドーアソシエイツによるデザイン。社名表記は「JAPAN AIRLINES」。機種名表示は、薄いグレーで非常に見えにくい4代目とは違いはっきりと判読できる黒で表示される。ボーイング機とエアバス機は最後部ドア前の客室窓下に表示され(特別塗装機除く)、DC-10/MD-11は機体最後部ドアの後ろに(サイズが少し大きくなった。「McDONNELL DOUGLAS」の表示あり)、MD-81/87/90はエンジン前の客室窓下に表示されている(「McDONNELL DOUGLAS」の表示はなし)。従来、日本航空では「BOEING747-400」の「-400」のような派生型の表示をせずに「BOEING 747」のように機種名単独で表示してきたが、ボーイング737-800は唯一派生型を含む表示をしている。
複数種類の塗装が施されていた旧日本エアシステムの機材は、塗装が変更されるまでの間は暫定的に日本航空の「JAL」ロゴのステッカーが貼られて運航された。2006年4月にエアバスA300-B2/B4型機が退役し、同年夏に売却先のアメリカへ移送されたと同時に旧日本エアシステムの塗装はその歴史を閉じた。
特別塗装機として、「たまごっち」や「ワンワールド」加盟記念、FIFAワールドカップ日本代表チーム「Samurai Blue」、「先得ジェット」、「成田国際空港開港30周年記念」、「JAL×コブクロ・ジェット」、「ドラえもんジェット」などがある。
2002年(平成14年)10月2日 - 日本エアシステム(かつての東亜国内航空で、のちの日本航空ジャパン)と経営統合し、同社との株式移転により持株会社株式会社日本航空システム(2004年6月に株式会社日本航空へ商号変更)を設立、日本エアシステムとともにその完全子会社となる。
2004年(平成16年)4月1日 - 日本航空、日本エアシステムを、それぞれ日本航空インターナショナル、日本航空ジャパンと商号変更。同時に旧日本エアシステムの貨物事業が日本航空インターナショナルに全面移管される。
2005年(平成17年)10月25日 - JALグループとして国際的な航空連合である「ワンワールド」への加盟方針を決定した。
2006年(平成18年) 4月1日 - 日本航空インターナショナルを存続会社として、ジャルセールスと合併。 10月1日 - 日本航空インターナショナルを存続会社として、日本航空ジャパンを吸収合併。
2007年(平成19年)4月1日 - 日本航空インターナショナル、日本アジア航空、JALウェイズ、JALエクスプレス、ジェイエア、日本トランスオーシャン航空が「ワンワールド」に正式加盟・サービス開始。「ワンワールド」塗装の航空機を運航。
2008年(平成20年)4月1日 - 日本アジア航空を吸収合併。これにより日本アジア航空が運航していた中華民国路線は日本航空インターナショナルに承継された。