全日本航空公司成立于1952年12月27日，初期的名称为日本直升机公司（航班号NH为日本直升机NipponHelicopter）。1953年2月公司开始经营直升机业务，客运及货运服务则开始于1953年12月15日。1955年全日空开辟了从大坂到东京的新货运航线开通，为公司带来了发展的契机。同年，道格拉斯 DC-3型飞机投入运营. 公司于1957年正式更名为全日本航空( All Nippon Airways, ANA)。1957年12月1日，公司并购了一个小型的竞争对手远东航空公司，把公司的市场价值提升到了6亿日元。

　　到了1960年代，公司的增长趋缓，但新的机型不断加入。包括1960年的 Vickers Viscount和1961年的福克F27s.。公司于1961年在东京证券交易所和大坂证券交易所上市。经过了1963年和富士航空公司和合并，公司的价值提升到40亿日元。在1965年，全日空开始引入波音727及YS-11，到了1969年，波音737开始加入全日空的机队。

　　全日空于1973年开始引入洛克西德L-1011，L-1011为全日空首款引入的广体客机。全日空原先倾向购买麦道DC-10型客机，但最后决定引入洛克西德的L-1011。事后揭发洛克西德贿赂当时日本首相田中角荣，从而迫使全日空订购洛克西德生产的L-1011。事件最后导致了田中角荣及几名全日空高层被拘捕。

　　波音747于1978年加入全日空机队，全日空亦于1983年引入了波音767。

全日空波音 747-481

　　1986年3月3日全日空首飞了从东京到关岛的客运航线。大量的国际航线如: 法兰克福、纽约、旧金山、伦敦、巴黎相继开通。在1990年代，全日空持续把业务扩张到亚洲、北美、欧洲等地。空中客车也开始出现在机队，如A320, A321。同时代加入的还有波音747-400客机。1994年全日空开办往返关西国际机场的航班并与1999年10月加入星空联盟。

　　2001年911事件之后，布什政府宣布了航空禁令，从华盛顿杜勒斯国际机场飞往日本东京成田国际机场的全日空班机成为该禁令解除后的第一班在美国境内起飞的航班。

　　2004年，为了在成田及羽田机场大量扩充的停机坪不致空置，全日空宣布了新的机队更新计划，大量的小型客机将取代目前机队中服役的大型客机。全日空的盈利亦于2004年首次超越日本航空。

　　2005年7月12日，为了满足公司货运部门扩张的需求，全日空宣布与NYK达成协议，NYK将日本货运航空公司27.6%的股份转让给全日空。NYK是日本货运航空公司的主要股东。

　　全日空被ATW (Air Transport World)选为2007年的年度航空公司。