หลังสงครามโลกครั้งที่ 1 กรมไปรษณีย์โทรเลขได้รับมอบหมายจากรัฐบาล ให้ทำหน้าที่ให้บริการ ควบคุมจราจรทางอากาศ และสื่อสารการบิน จนกระทั่งสงครามโลกครั้งที่ 2 ได้เกิดขึ้นทางทวีปเอเชีย ส่งผลให้ อากาศยานพลเรือนไม่อาจทำการบินจึงต้องเลิกกิจการลง

        เมื่อสงครามโลกครั้งที่ 2 สิ้นสุดลง การประกอบธุรกิจการบินระหว่างประเทศเริ่มฟื้นตัวขึ้น บริษัท Aeronautical Radio Inc. (ARINC) จากสหรัฐอเมริกา บริษัท International Aeradio Ltd. (IAL) จากอังกฤษ และสายการบินต่างๆที่ทำการบินมายังประเทศไทย ได้ร่วมกันขออนุมัติรัฐบาลไทยจัดตั้งบริษัท วิทยุการบินแห่งประเทศไทย จำกัด AERONAUTICAL RADIO OF SIAM LTD. เมื่อวันที่ 15 เมษายน พ.ศ. 2491 เพื่อดำเนินกิจการบริการควบคุมจราจรทางอากาศ และสื่อสารการบินตามมาตรฐาน และข้อเสนอแนะขององค์การการบินพลเรือนระหว่างประเทศ (International Civil Aviation Organization) ภายใต้สัญญาที่ได้รับจากรัฐบาลไทย

        จนกระทั่งต่อมารัฐบาลไทยซึ่งได้เล็งเห็นถึงความสำคัญของภารกิจวิทยุการบินฯตลอดมาว่า เกี่ยวข้องกับ ความมั่นคงแห่งชาติ และการพัฒนากิจการบิน ประกอบกับมีความพร้อมในทุกๆด้านแล้ว จึงได้รับโอนกิจการเข้ามาดำเนินงานในรูปแบบองค์กรของรัฐบาลตั้งแต่วันที่ 1 พฤศจิกายน พ.ศ.2506 และเปลี่ยนชื่อภาษาอังกฤษเป็น AERONAUTICAL RADIO OF THAILAND LTD. หรือ AEROTHAI ในเวลาต่อมายังได้อนุญาตให้สายการบินที่ทำการบินมายังประเทศไทย เป็นประจำ ร่วมเป็นผู้ถือหุ้นกับรัฐบาลด้วย วิทยุการบินฯ จึงได้มีสถานะเป็นรัฐวิสาหกิจ สังกัดกระทรวงคมนาคม ถึงแม้จะดำเนินการในรูปบริษัทจำกัด แต่เนื่องจากมีข้อผูกพันในฐานะที่ปฏิบัติงานในนามรัฐบาล ซึ่งเป็นภาคีสมาชิกของ ICAO และตามข้อตกลงที่มีไว้กับรัฐบาล วิทยุการบินฯ จึงดำเนินการแบบไม่ค้ากำไร ในการให้บริการภาคความปลอดภัย ได้แก่ บริการควบคุมจราจรทางอากาศ และสื่อสารการบินในอาณาเขตประเทศไทย โดยมีเครือข่ายเชื่อมโยงกับประเทศต่างๆ นอกจากนั้นยังมีบริการภาคธุรกิจ คือ บริการเกี่ยวเนื่องกับกิจการบินทั้งใน และต่างประเทศ

            ปัจจุบันนับเป็นเวลากว่าครึ่งศตวรรษที่วิทยุการบินฯ ได้ดำเนินกิจการด้วยความมุ่งมั่น ที่รักษาคุณภาพ การให้บริการ พัฒนาเทคโนโลยี และบุคลากรให้มีความทันสมัย และประสานความร่วมมือกับองค์กรการบิน ทั้งใน และต่างประเทศ เพื่อจะมีส่วนร่วมมือกับองค์กรการบินทั้งในและต่างประเทศ เพื่อมีส่วนร่วมนำความเจริญก้าวหน้า มาสู่กิจการบินทั้งประเทศไทยและภูมิภาคเอเชีย

        เดิมประเทศไทย มีหลายองค์กรที่ทำหน้าที่ให้บริการควบคุมจราจรทางอากาศบริเวณท่าอากาศยาน กระทรวงคมนาคมจึงมีนโยบายที่จะรวมงานดังกล่าวไว้ที่บริษัทฯ เพียงหน่วยงานเดียวเพื่อพัฒนากิจการขนส่งทางอากาศ ก่อให้เกิดความเป็นเอกภาพในการบริหารและพัฒนาระบบงาน ทรัพยากรบุคคล และเทคโนโลยี ให้มีมาตรฐานเดียวกันทั่วประเทศ จึงได้เสนอเรื่องต่อคณะรัฐมนตรี และได้มีมติให้ความไว้วางใจมอบหมายงานบริการควบคุมจราจรทางอากาศ สื่อสารการบิน เครื่องช่วยการเดินอากาศ และบริการเกี่ยวเนื่องกับการบิน ที่ท่าอากาศยานสากล ส่วนภูมิภาคคือ เชียงใหม่ เมื่อวันที่ 1 มีนาคม พ.ศ. 2531 หาดใหญ่และภูเก็ต เมื่อวันที่ 16 กรกฏาคม 2531 ให้บริษัทฯ ดำเนินการแทนกรมการบินพาณิชย์

        ต่อมาเมื่อวันที่ 1 กรกฏาคม พ.ศ. 2536 จากผลการดำเนินงานที่เป็นที่ยอมรับในสากล รัฐบาลไทยได้มอบหมายให้รับผิดชอบงานดังกล่าว ที่ท่าอากาศยานกรุงเทพ แทนการท่าอากาศยานแห่งประเทศไทย และ บริษัท การบินกรุงเทพ จำกัด ได้มอบงานดังกล่าวที่ท่าอากาศยานสุโขทัยและสมุย เมื่อวันที่ 11 เมษายน และวันที่ 1 พฤษภาคม พ.ศ. 2539 ตามลำดับ ที่สำคัญเมื่อวันที่ 1 กันยายน พ.ศ. 2541 ประวัติศาสตร์การบินของประเทศ ได้มีบันทึกถึงการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญอีกครั้งหนึ่ง คือ รัฐบาลได้มอบงานบริการด้านต่างๆ ที่เกี่ยวกับการควบคุมการบินที่ท่าอากาศยานพาณิชย์ทั่วประเทศ จากกรมการบินพาณิชย์ให้บริษัทฯ ปฏิบัติแทน ซึ่งเป็นผลตามนโยบายของกระทรวงคมนาคม ที่สอดคล้องกับแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ ที่มุ่งเน้นการพัฒนาเพื่อผลักดันให้ประเทศไทย เป็นศูนย์กลางการขนส่งทางอากาศในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ และการเพิ่มประสิทธิภาพการให้บริการต่างๆ บริเวณท่าอากาศยานให้ได้ตามมาตรฐานสากล

ท่าอากาศยานต่างๆ ที่บริษัทฯ รับงานมาปฏิบัติแทนประกอบด้วย

           รวมถึงสถานีเครื่องช่วยการเดินอากาศอิสระที่ ชุมแพ นครราชสีมา ระยองและปราจีนบุรี และท่าอากาศยานอื่นๆ ที่จะสร้างใหม่หรือเปิดให้บริการในอนาคต

           การรับโอนการปฏิบัติงานนี้ ส่งผลให้บริษัทฯ ปฏิบัติงานในฐานะหน่วยงานควบคุมการบินแห่งชาติ มีหน้าที่หลักในการบริการการเดินอากาศ พัฒนางานบริหารทรัพยากรบุคคล และเทคโนโลยี เพื่อสนองนโยบายตามแผนพัฒนาฯ ข้างต้น