1949年11月2日中共中央决定在中央人民政府人民革命军事委员会下设民用航空局，当年12月正式成立，名为军委民航局，对外称“中央人民政府民航局”，实际上由军委空军司令部领导，首任局长是钟赤兵。中央军委、政务院于1952年5月7日作出了《关于整编民用航空的决定》，军委民航局改为军队建制，直辖于空军司令部。1954年11月，“中央人民政府革命军事委员会民用航空局”更名为“中国民用航空局”，为国务院直属局，受国务院与空军双重领导。1958年2月27日，民航局改为交通部部属局，实行中央、地方双重领导。1962年4月，第二届全国人民代表大会常务委员会第53次会议决定，民航局改称“中国民用航空总局”，为国务院直属局，由空军代管。1969年11月，民航再次转为军队编制，成为中国空军的一部分。1980年3月，民航脱离军队建制，中国民航总局恢复为国务院直属机构。中国民用航空总局既是政府行政部门，又直接经营航空运输，实行政企合一的体制。1987年1月，国务院批准了《关于民航系统管理体制改革方案和实施步骤的报告》，民航总局随后按照政企分开、航空公司与机场分设的原则，进行了以管理局、航空公司、机场三者分立为主要内容的改革。到1992年底，民航系统基本打破了原政企不分、用行政和军事办法实行高度集中统一管理的单一部门体制，形成了政企分开、地区管理局与航空公司、机场分立的管理体制新格局。1993年12月20日起，中国民用航空总局的行政级别由副部级调整为正部级。2002年国务院批复的《民航体制改革方案》对民航管理体制进行了政企彻底分离、政资分离的深化改革，中国民用航空总局专注于行使政府监管部门的职能。2008年3月，第十一届全国人民代表大会第一次会议通过《第十一届全国人民代表大会第一次会议关于国务院机构改革方案的决定》，批准《国务院机构改革方案》，将中国民用航空总局的职责整合划入交通运输部，组建国家民用航空局，不再保留中国民用航空总局，行政级别调整为副部级。

中国民用航空局的职责主要为：①提出民航行业发展战略和中长期规划、与综合运输体系相关的专项规划建议，按规定拟订民航有关规划和年度计划并组织实施和监督检查。起草相关法律法规草案、规章草案、政策和标准，推进民航行业体制改革工作。②承担民航飞行安全和地面安全监管责任。③负责民航空中交通管理工作。④承担民航空防安全监管责任。⑤拟订民用航空器事故及事故征候标准，按规定调查处理民用航空器事故。⑥负责民航机场建设和安全运行的监督管理。⑦承担航空运输和通用航空市场监管责任。⑧拟订民航行业价格、收费政策并监督实施，提出民航行业财税等政策建议。⑨组织民航重大科技项目开发与应用，推进信息化建设。指导民航行业人力资源开发，科技、教育培训和节能减排工作。⑩负责民航国际合作与外事工作，维护国家航空权益，开展与港澳台的交流与合作。⑪管理民航地区行政机构、直属公安机构和空中警察队伍。⑫承办国务院及交通运输部交办的其他事项。

截至2022年，中国民用航空局由局长1名、副局长4名领导，内设13个职能业务机构，分别是：综合司、航空安全办公室、政策法规司、发展计划司、财务司、人事科教司、国际司、运输司、飞行标准司、航空器适航审定司、机场司、空管行业管理办公室、公安局。