顺丰航空有限公司是由深圳市泰海投资有限公司和顺丰速运（集团）有限公司合资组建的民营航空货运公司，直接为顺丰速运（集团）有限公司（以下简称顺丰集团）的航空快递运输业务服务。 顺丰集团是一家成立于1993年3月的港资速运企业，主要经营国际、国内快递及报关、报检等业务。长期以来，顺丰集团专注于满足市场需求，不断拓宽服务区域，逐步搭建起立足华南，拱连华东、华北，拓展华中的战略网络格局，为客户提供快速安全的速运服务。2010年7月，顺丰开通拉萨航线，至此，顺丰集团快递服务网络覆盖全国34个省市区和港澳台，是国内业务量最大的民营速运企业。 包机和机腹舱是顺丰集团主要的航空运输手段。顺丰航空自购波音757-200全货机2架、波音737-300全货机3架运行，另租用东海和扬子江快运共13架全货运飞机和530多个客机航班的机腹舱。2008年顺丰集团航空快件运输量16.5万吨，同比2007年增长47.3%。其中包机载量6.95万吨，机腹舱载量9.55万吨。自2004年迄今的4年间，顺丰集团航空业务增长幅度年均高达70%。2020年7月19日，顺丰航空有限公司机队规模迈入60大关。截至2021年10月，顺丰航空已拥有67架货机。 2020年10月，被评为全国交通运输系统抗击新冠肺炎疫情先进集体。
2009年2月9日经民航局批准筹建，注册资金为1亿元人民币，由深圳市泰海投资有限公司和顺丰速运（集团）有限公司共同出资，是以深圳宝安国际机场为运营基地的货运航空公司。 2009年11月24日，中国民航局发布公示，顺丰航空有限公司于2009年2月9日经民航局批准筹建。 2009年12月31日，首架飞机顺利起飞。 2010年3月22日，在中国国际航空股份有限公司（Air China Limited，简称“国航”）西南分公司服役近17年的B-2832号波音757-200型飞机，在执行了最后一次客运航班任务后，按照销售合同交付顺丰航空公司，当日17时10分，执行该机在国航最后一次航班任务的西南飞行部李明作机组驾驶B-2832号飞机从成都双流国际机场起飞，飞越1700多公里，历经2个多小时，安全抵达厦门高崎国际机场，顺利完成交付。 2011年5月18日22时，顺丰航空有限公司（简称“顺丰航空”）第三架波音757-200型全货机正式加入顺丰航空机队。 23点30分，顺丰第四架自有全货机，也是第一架波音737－300飞机降落深圳宝安国际机场。 2011年8月10日，中国民用航空中南地区管理局正式批复，同意顺丰航空公司提出的股权重组申请。顺丰速运在重组之后获得了顺丰航空85%的股份，原控股股东深圳泰海投资则将为二股东，持股15%。 公告披露，根据业务发展需要，股东顺丰速运（集团）有限公司以货币形式增资人民币4亿元注入顺丰航空，增资后，顺丰航空的注册资本由人民币1亿元变更为人民币5亿元，顺丰速运（集团）有限公司持股比例由25%变更为85%，深圳市泰海投资有限公司持股比例由75%变更为15%。 2012年8月28日19时18分，顺丰航空有限公司第八架自有全货机飞抵深圳宝安国际机场，正式加入顺丰机队，此架飞机是顺丰机队的第六架波音757-200型全货机。 2012年 9月28日21时30分，又一架自有全货机飞抵深圳宝安国际机场，正式加入顺丰机队。此架飞机是顺丰机队的首架波音737-400飞机，至此机队规模达到9架。 2012年12月29日，顺丰航空有限公司（以下简称“顺丰航空”）第十架自有全货机飞抵上海浦东国际机场，正式加入顺丰机队。 2013年1月15日15时34分，公司第11架自有全货机（编号：B-2017 波音737-400型）飞抵深圳宝安国际机场，为顺丰机队增添了新的活力。 2013年7月19日下午4点12分，顺丰第十二架自有全货机（编号：B-2506 波音737-400型）由济南飞抵深圳宝安国际机场，正式加入顺丰机队。 顺丰航空隶属于顺丰速运(集团)有限公司，拥有以波音757、737机型为主的全货机机队。自开航伊始，顺丰航空始终认真贯彻“安全第一、预防为主”的安全方针，真抓严管持续建设安全的运营环境，致力保障快递产品的空运安全。 波音757-200自有全货机的顺利到场，将进一步缓解“双节”临近的运力需求，为我们的客户提供更为快捷的高品质服务。 继第十三架自有全货机在“双十一”前投入运营后，2013年12月13日15时35分，顺丰航空有限公司（简称“顺丰航空”）第十四架自有全货机顺利飞抵深圳宝安国际机场，正式加入顺丰机队。此架为波音737-300全货机，随即将投入日常航班生产运行。 2015年5月12日12点54分，一架顺丰喷涂的B757-200型全货机，搭载云南省政府提供的17.5吨赈灾物资，从成都双流国际机场起飞，途径昆明-缅甸-印度-孟加拉，飞赴遭受强震重创的尼泊尔首都加德满都，经历了飞行途中目的地7.5级强震再发、当地机场一度关闭的突发状况，此架顺丰航空全货机最终于北京时间17点45分安全降落加德满都机场，将当地急需的赈灾物资顺利送达。这也是顺丰航空作为中国民营快递企业顺丰速运的自有运力，首次参与执行国家组织的国际救灾运输任务。 2021年10月8日，第67架全货机 B-220Z 正式加入顺丰机队。 2022年2月16日，顺丰航空中国西部总部落户成都。 2022年6月16日，顺丰航空第 72 架全货机（B-222D、B767-300BCF）正式投入运行。2022 年上半年，顺丰航空已新增 4 架新运力，包括 3 架 B767-300BCF、1 架 B757-200F。 2022年7月8日,顺丰航空第 73 架全货机（B-222E,B757-28A-PCF）正式投入运行。这是顺丰航空的第73架全货机。 2022年07月17日，从深圳宝安国际机场飞来的首架顺丰全货机767稳稳降落在机场西跑道上，货机过水门后停靠在鄂州花湖机场，，作为亚洲第一、世界第四个专业性货运枢纽机场，这是鄂州机场迎来的第一架货机。 2022年11月27日，鄂州花湖机场货运航线正式开通运行，该航线也是顺丰航空开通花湖机场“鄂州=深圳”的首条全货运航线。航班采用737型全货机执飞，运载货物为常规快件，辐射范围包括武汉、鄂州、黄石、黄冈等周边城市。
2020年10月，被评为全国交通运输系统抗击新冠肺炎疫情先进集体。
