深圳航空公司成立于1992年10月,1993年9月17日正式开航,是由中国国际航空股份有限公司等四家公司共同投资的股份制航空公司。截至2008年12月底,深航全年除税前及除税后净亏损分别7,457万元及3,126万元,而截至2009年12月底的全年除税前及除税后净亏损大幅增加逾10倍,分别为7.69亿元及8.64亿元,而期内深航的股东权益净亏损达20.67亿元。
2005年5月29日汇润及亿阳集团以27.2亿元击败对手,取得深圳航空65%的控股权。6月10日,波音公司在西雅图向深圳航空公司交付了第一架波音737-900,深航是第一家购买该款机型的中国航空公司。2007年购买中国拥有自主知识产权的ARJ21支线飞机,成为率先使用该机种的航空公司。
2009年11月30日下午,新华网发布简短消息称,深航高级顾问李泽源因涉嫌经济犯罪,正在接受公安机关调查。在深航内部,李泽源被员工称为“大老板”,但他的头衔是高级顾问。深航董事长由李泽源的儿子李默担任。
2010年3月22日中国国际航空出资6.82亿元人民币增持深圳航空股权,由原先25%增至51%,成为其控股股东。深圳国际属下全资子公司全程物流亦同时斥资3.48亿元注入深圳航空,持股量由10%提高至25%。至于原大股东汇润投资,其破产管理人因未有注资,股权被摊薄至24%。在民航局局长李家祥于2010年8月26日主持召开的全行业航空安全紧急电视电话会议上,首次披露了在2008年至2009年的行业调查中检查出一批资质造假的飞行员情况。其中,涉及深圳航空飞行员103名。
2011年5月9日深圳国际发出公告,旗下全资子公司全程物流已全面收购汇润投资持有的24%股权,作价为788万元人民币,令其持股量提高至49%,成为深圳航空第二大股东。而汇润投资宣告正式破产。深圳航空获选为第26届世界大学生运动会指定航空公司。
星空联盟在2011年7月6日和深圳航空签署了初步协议,正式邀请深航加入星空联盟,预计将于2012年年底正式加盟,成为自母公司中国国际航空外另一位来自中国的星空联盟成员。
2012年11月29日深圳航空正式加入星空联盟,并于同日将常旅客计划变更为凤凰知音。