参见：馬來亞航空
参见：马来西亚-新加坡航空
Bangunan MAS - 马航旧总部 - 2013年10月
1987年的马航波音737-200
马航是当时亚洲最早一批成立的航空公司之一。馬來亞航空公司于1937年10月12日登记注册。1947年，马来西亚航空的前身马来亚航空正式开始运营，而当时仅一架飞机，运行新加坡至吉隆坡和槟城等航线。公司在整个1940和1950年代蓬勃发展，后又添置了多架道格拉斯DC-3型客机，在成立后的10年内从一家国内航空公司变成了一家国际航空公司。
1963年，马来亚、新加坡、沙巴和砂拉越组成了馬來西亞，这迫使马来亚航空更名为“马来西亚航空”（MAL），马来西亚航空也接管了婆罗洲航空，并升格成为国家航空公司。在20年内，MAL从单架飞机运营商成迅速长，成为一家拥有2400名员工和采用当时最新机队的航空公司。
1966年，隨著新加坡退出馬來西亞，公司被迫更名為馬來西亞-新加坡航空（英語：Malaysia-Singapore Airlines，简称MSA），MSA也因而同时成为2个国家的国家航空公司。公司在接下来的数年急速扩张，MSA先後引進波音707和波音737，并开始拥有飞往珀斯、臺北、罗马和伦敦的航线。然而MSA在1972年因新加坡與馬來西亞政府間的合作破裂而宣布停止運作，不久后便分拆成两家公司：新加坡航空和馬來西亞航空。1972年10月1日，公司以「馬來西亞航空系統」（英語：Malaysian Airline System，简称MAS）的名稱和马来西亚唯一的国家航空公司的身份開始服務。
1976年，馬航引進DC-10客機，開始經營前往歐洲的定期航線。1987年，馬航將名稱由「馬來西亞航空系統」（英語：Malaysia Airline System）改為「馬來西亞航空」（英語：Malaysia Airlines）。
自1980年代中期开始，马来西亚政府落实一系列私营化计划，包括主要基本建设发展、公用事业、战略性工业及其他主要领域。马航也经历了国有、私有化、再国有的过程。
1994年，马来西亚电信运营老板、并且是从事直升机服务的纳鲁里有限公司（Naluri Bhd）老板达祖丁（Tajudin Ramli）以每股8令吉、共计18亿令吉的价格，购入当时市值每股只有3.5令吉的马航32%股权，成为马航实际控制人。此后马航业务并没有起色，继续亏损。2000年，马来西亚政府以每股8令吉、共计18亿的价格从达祖丁手中回购马航32%的股权，当时马航市价每股3.68令吉。
马航位于梳邦的旧总部（总部已于2016年搬迁至吉隆坡国际机场）
2011年，马航亏损25.2亿令吉，为史上最大规模亏损。2012年马航亏损4.326亿令吉。
作为马来西亚的载旗航空公司，可以见到马来西亚国旗印在马航的机身上
2012年，马航接收了该航空公司第一架空中巴士A380，并于2012年7月1日正式将空中巴士A380使用在吉隆坡到伦敦的航线，以巩固其作为世界领先的航空公司地位。
2013年，马航客运量为1720万人，比上年增长28.5%；销售额151.2亿令吉，同比增长1002%；亏损11.7亿令吉；其中，燃油费上涨等导致支出同比增长10%；货币贬值造成的损失达8.16亿令吉，同比增长49%，从而使亏损幅度加大。同年2月1日，马航在澳洲航空的邀请下加入寰宇一家航空聯盟，成为寰宇一家航空聯盟的活跃成员之一，寰宇一家现通达152国家、共994个航点，每日航班数目14,011次，以3324架的机队接载超过5亿名乘客。
2014年，马航经历了史无前例的2宗马航空难，导致亏损进一步加剧，因此马航最大控股国库控股（马来西亚政府）宣布一项内部与业务大重组和裁员计划已达到收支平衡，并于同年12月从马来西亚股票交易所除牌以方便进行重组计划。
2015年，马航迎来了新任洋人CEO克里斯托·穆勒（Christoph Mueller），他将连同国库控股共同执行内部与业务大重组计划，也将从原有的2万名员工中裁退了6千名员工（30%）。
2015年9月1日，因馬來西亞政府收購及增加新資金，而马来西亚航空亦成功改組，公司的英文和马来文分别改名為“Malaysia Airlines Berhad”和“Penerbangan Malaysia Berhad”，国际民航组织航空公司ICAO代码则保留不变。[8]
2016年4月，馬來西亞航空管理層公佈了其在2016年第一季度的財務報告。在克里斯托·穆勒領導下的馬航在2016年第一季度營業額為54億令吉，利潤為14億令吉，為馬航在虧損多年後的第一次支出達到正比。
2016年4月，克里斯托·穆勒因私人理由向國庫控股提呈辭職信，希望能夠提早結束其與馬航的合約并回到德國。國庫控股在審查克里斯托·穆勒的辭職信后批准了該請求，克里斯托·穆勒將會在2016年9月離開馬航。為方便新任CEO熟悉馬航運作，國庫控股已於2016年7月委任馬航原任COO彼得·贝勒兼任CEO[9]，克里斯托·穆勒也調職成為非執行董事以在過渡期間監督新任CEO。克里斯托·穆勒最遲將在2016年9月離開馬航董事局。[10]