1978年前泛美航空机师Kim Lundgren及John D. MacDonald在美国俄勒冈州成立了提供包机服务的柏林航空，并在美国联邦航空局注册。至1990年10月底冷战结束前，柏林航空一直使用Air Berlin USA的名称。 1985年，柏林航空将总部设于柏林—泰格尔机场。
西柏林在冷战时期（1945年4月8日-1990年10月2日）有着特殊的法律地位并实施空中戒严，所有来往于这个德国分裂前的首都和现任首都西半部的航权仅对二战中的三个西方战胜国的航空公司开放，即仅限于总部位于美国、英国和法国的公司。此外，所有飞行进出西柏林空中走廊的盟军飞机的机组人员，即飞行员、飞行工程师、领航员等，必须持有美国、英国或法国护照。
柏林航空的首架飞机是波音707-320，一架从环球航空临时获得的二手飞机。 这架飞机常驻在柏林—泰格尔机场，它被分配执行一个利润丰厚的包机航班中，柏林航空承包了当时柏林旅行社翘楚Berliner Flug Ring到地中海的加那利群岛的团队旅游包机航线。柏林航空是在另一个包机公司Aeroamerica与旅行社的合作期满后获得这一合同的。 除了经营这项团队旅游的包机服务，柏林航空还在1980年代初期开通了从柏林—泰格尔经停布鲁塞尔至美国佛罗里达州奥兰多的每周定期航线。
柏林航空早期还通过收购更多的二手波音707飞机进行扩张，并在1981年春天更换了更现代的二手波音737-200高级型执行更多的由柏林出发的团队旅游航班。 最后，柏林航空在1980年代末过渡到完全由全新波音737-300/400所组成的机队，这也与它们的新涂装一致。
随着1990年10月3日两德的统一，德国投资者收购了该公司，并委任前LTU国际经理约阿西姆·胡诺德为新公司CEO。该航空公司根据德国法律重新注册并改为现名。 公司还加入了国际航空运输协会，并于1997年开始开设定期航班飞往欧洲的商业枢纽，如伦敦、苏黎世、维也纳和巴塞罗那等。2004年1月，柏林航空宣布与前一级方程式赛车手尼基·劳达新成立的航空公司尼基航空合作，并持有后者24%的股份。
2006年，柏林航空成功完成了在法兰克福证券交易所的首次公开募股。共向市面发行了4250万股票，公司声称筹集超过4亿欧元的现金，用以扩大运营及购买飞机。随后柏林航空又宣布已经得到DBA航空100%的股份，并在2006年8月正式完成收购。2007年3月，柏林航空又接管了德国包机航空公司LTU国际，从而成为欧洲第四大航空集团（在客运方面），2006年实现运送旅客2210万人次。同时，柏林航空还从瑞士旅行集团Hotelplan购入瑞士航空公司Belair的49%的股权。
2009年3月底，TUI旅游股份有限公司与柏林航空股份有限公司签署战略合作协议。双方将交叉持有对方子公司19%的股份。在德国反垄断委员会的批准下，所有TUIfly的城市航线今后将交由柏林航空通过长期湿租运营。
