Fou fundada el 1986 com a filial espanyola de Scandinavian Airlines System (SAS), i també per l’operadora de viatges Marsans. Inicià les operacions de vol el 1988 amb vols xàrter internacionals que absorbien la demanda turística d’Europa a l’Estat espanyol. El 1994 establí les línies regulars fins a incloure més del 80% dels vols.
El 1997 començà els primers vols regulars intercontinentals des de Madrid (Washington, Sao Paulo, Rio de Janeiro, Buenos Aires i l’Havana), servei que des del 2001 compartí amb altres línies aèries. L’any 2003 passà a formar part de la xarxa internacional de companyies aèries Star Alliance. L’agost del 2008 un dels avions de la companyia sofrí un greu accident a l’aeroport de Barajas (més de 150 víctimes mortals) que agreujà la ja difícil situació de la companyia, que n'havia comportat la posada en venda el 2007.
Després de mesos de negociacions amb diversos candidats, al febrer de 2009 la companyia fou adquirida per un consorci mixt públic i privat format per Turisme de Barcelona, la societat mixta de capital risc Catalana d’Iniciatives; les empreses vinculades a la fundació privada FemCat; Fira de Barcelona i diversos empresaris del sector turístic català (entre els quals el grup Marsans).
SAS, per la seva banda, mantingué al voltant d’un 15% del capital i es feu càrrec de la gestió operativa. La resta corresponia a la societat Iniciatives Empresarials Aeronàutiques SA, participada per institucions i empresaris catalans. Fins el 2009 l’aeroport principal fou el de son Sant Joan (Palma), però amb el canvi d’accionariat, aquest any passà a ser el de Barcelona, mentre que Barajas (Madrid) continuava essent un dels dos aeroports secundaris.
Les pèrdues contínues i la difícil situació financera de l’aerolínia comportà una nova injecció de capital públic per part de la Generalitat de Catalunya que, com a conseqüència, entrà al consell directiu i n'adquirí prop d’una quarta de les participacions de manera directa. Aquesta entrada del govern públic comportà que altres companyies presentessin una demanda judicial per competència deslleial.
Paral·lelament a la reducció de les participacions de SAS, la direcció de la companyia cercà altres accionistes. Al gener del 2012, després que Qatar Airways es retirés de les negociacions, Spanair es declarà en fallida. Al setembre del 2014 un jutjat mercantil de Barcelona inhabilità el consell d'administració de la companyia i condemnà tots menys un dels seus membres a una multa de 10,8 milions d'euros per no haver declarat a temps el concurs de creditors. Aquesta sentència fou invalidada al maig del 2016 per una nova sentència de l'Audiència de Barcelona, que exculpà la cúpula de Spanair de la fallida de la companyia.