中国国际货运航空有限公司（Air China Cargo Ltd.简称国货航），由中国国际航空股份有限公司、中信泰富有限公司、首都机场集团公司共同投资组建，其前身是中国国际航空公司货运分公司。总部设在北京，以上海为货机主运营基地，是中国唯一载有国旗飞行的货运航空公司。2011年3月18日，中国国际航空与香港国泰航空以中国国际货运航空为平台完成货运合资项目。合资后，中国国际货运航空中英文名称、企业标识保持不变，注册资本为人民币52.35亿元，员工5200余人。

2001年中国国际航空公司货运分公司实行模拟独立法人经营核算。2003年，组建“中国国际货运航空有限公司”。中国国际航空公司以飞机、发动机、库房及地面设备等资产出资，占注册资本的51%；中信泰富有限公司占25%、首都机场集团公司占24%，均以现金出资。2006年6月30日获得中国民用航空总局颁发的《公共航空运输承运人运行合格证》。

2007年10月28日，中国国际货运航空有限公司首架喷涂“中国国际货运航空”新标识的全货机执行飞往美国安克雷奇的航班，这是国货航独立使用货运航权执飞的第一个航班。国货航作为中国国际航空股份有限公司的控股公司和指定空运企业，承接了国航在美国、德国、英国、丹麦、日本、韩国、香港等国家和地区的全货运航权。

根据航权运行变化，国货航继续沿用国航的IATA代码CA，国货航的ICAO代码由“CCA”变为“CAO”；中文无线电呼号由“国航”变为“凤凰”；英文无线电呼号由“Air China”变为“AIR CHINA FREIGHT ”。国货航的更新标识，机身两侧的公司名称由“中国国际航空公司”改为“中国国际货运航空”，“AIR CHINA CARGO”中的“CARGO”变为舞动的手写体，垂直尾翼上的国航股份“凤凰”标识保持不变。

2008年，中国国际航空股份有限公司全资子公司中航兴业有限公司收购中信泰富持有的25%国货航的股份，中国国际航空所持有的国货航股份增至76%。

2011年5月6日，中国国际航空股份有限公司（以下简称“中国国航”）与国泰航空有限公司（以下简称“国泰航空”）货运合资项目正式完成，股权重组后的中国国际货运航空有限公司（以下简称“中国国际货运航空”）在北京举行开业庆典。

合资后，中国国航持有中国国际货运航空51%的股权，国泰航空持有25%的股权及24%的经济权益。中国国际货运航空董事会有七位董事，其中四位（包括董事长）由中国国航委任，三位（包括副董事长）由国泰航空委任。中国国际货运航空董事会及管理层人员，无论在经验还是专业方面，都充分体现了中国国航、国泰航空双方的专业优势，有助于进一步推动中国国际货运航空在全球业务的均衡发展。中国经济的持续稳定增长带动中国成为全球航空货运发展最为迅速的市场，合资公司较快的机队发展速度有利于形成规模优势，巩固其市场地位。选择上海为主要运营基地，确保合资公司在占有全国三分之二货运业务的长三角市场，获得更好的商业先机。中国国航丰富的国际国内腹舱网络，将为合资公司全球业务拓展提供强大的支持。作为星辰项目的延续，货运合资项目有利于提升中国国际货运航空的核心竞争力，同时促进中国的航空货运枢纽建设，在实现较高社会效益的同时，实现更好的企业经济效益。

中国国际货运航空的两大股东中国国航和国泰航空，有着良好的战略合作关系。中国国际货运航空将充分发挥中国国航、国泰航空的品牌优势、管理优势，加快推进国际化发展进程，提升核心竞争力，以“为客户创造价值，努力把中国国际货运航空打造成立足中国、具有国际竞争力的航空货运企业。

通过不断完善产品体系，中国国际货运航空形成了快运、邮件、危险品、鲜活易腐、活体动物、贵重物品、定制产品、普通货物等多种产品，可满足客户多样化的需求。

作为拥有50多年货运发展历程的航空运输企业，中国国际货运航空参与了中国民航多项航空货物运输标准的发起和制定，培养了一支经验丰富、专业敬业的员工队伍，可以为各类特殊货物提供专业、可靠的运输方案。 多年来，中国国际货运航空自觉履行对社会的承诺，勇于承担社会责任。曾在汶川地震、巴基斯坦地震、印度洋海啸、墨西哥甲型流感、智利地震、日本地震等重大灾害援助中，多次成功完成紧急救灾包机任务。同时，秉承安全运行、高品质运行、低碳运行的理念，关爱环境，关注未来。

中国国际货运航空以“为客户创造价值，为员工创造机遇，为股东创造回报，为社会创造财富”为企业使命，以成为“进出中国客户首选的货运航空公司”为发展愿景，努力成为立足中国、具有国际竞争力的航空货运企业。

2022年12月15日，中国国际货运航空股份有限公司携手菜鸟公司、中国航空油料有限责任公司圆满完成中国大陆首次可持续航空燃料货机商业航班飞行任务，国货航也成为中国大陆首家使用民航局认证的可持续航空燃料飞行的货运航空公司。

2023年7月，中国国际货运航空股份有限公司拟在深交所主板上市，募资总金额为65.07亿元，保荐机构为中信证券股份有限公司。9月15日，中国国际货运航空股份有限公司在深交所更新上市申请审核动态，该公司已回复意见落实函。9月27日，深交所上市委公告，中国国际货运航空股份有限公司首发获通过。

2023年12月15日，编号B-6090的空客A330型货机由北京飞机维修工程有限公司（Ameco）正式交付中国国际货运航空有限公司（国货航）。

2024年10月10日，深交所发行上市审核信息公开网站动态显示，中国国际货运航空股份有限公司主板IPO已提交注册。11月1日，证监会同意中国国际货运航空股份有限公司首次公开发行股票并在主板上市的注册申请。同月，深交所官网显示，中国国际货运航空股份有限公司主板IPO已注册生效。12月19日，中国国际货运航空股份有限公司申购。12月22日，中国国际货运航空股份有限公司发布首次公开发行股票并在深交所主板上市网下发行初步配售结果公告，深交所IPO定价2.30元/股。

截至2015年3月，国货航共运营13架货机（不含未交付）：

中国国际货运航空还独家经营中国国航全部客机腹舱。

截至2015年1月，中国国际货运航空以北京、上海为枢纽，先后开通了从上海始发通往欧洲法兰克福、阿姆斯特丹、萨拉戈萨、哈恩，美国纽约、芝加哥、洛杉矶、达拉斯，日本东京、大阪，以及台北、成都、重庆、天津、郑州、南京、长春、沈阳等国际、国内和地区的货机航班。同时，依托中国国航的全球航线网络，中国国际货运航空在全球的空运航线达到332条，全球通航点达到166个。另外，中国国际货运航空在欧洲、美国、日本、亚太等全球各地，还拥有1111条全球地面卡车航线作为货机和客机腹舱网络的补充，使货物快速通达全球各地。

依托中航集团、中国国航的物流资源，以及与全球重要航空枢纽货站的紧密合作，中国国际货运航空建立起了包括上海、北京、法兰克福、阿姆斯特丹、洛杉矶、纽约、大阪、台北等城市的全球货站保障体系，可为客户提供高品质的服务。

2024年6月2日，由中国国际货运航空有限公司开行的“成都-巴黎”货运航线正式开通。巴黎货运航线每周执飞4班，出港货物主要以出口跨电货物、电子产品为主，进港货物主要为电子元器件、汽车零配件以及以成都为枢纽辐射全国的中转货源等。

2021年4月27日，中华全国总工会授予其全国工人先锋号。

2021年5月，入选国务院国资委“双百企业”名单。

2021年7月，入选国有重点企业管理标杆创建行动标杆企业名单。