港龍航空於1985年5月由商人曹光彪、包玉剛、霍英東及中資機構華潤、招商局等組成的「港澳國際投資有限公司」成立，當時是帶望有一家有中資背景的本地化航空公司，與當地長期壟斷的英資國泰航空有限競爭，成立資本為一億港元。同年11月由於新的航空政策，規定一條航線只能由一家(本地)航空公司經營，先獲發牌經營的航空公司可獲獨家經營的資格。由於高利潤、高客量的航線都由英資國泰所營運，遲來的港龍只能營運一些利潤低的航線，導致港龍長期虧損，到1989年，港龍的虧損累計已達23億港元。
1990年港龍的大股東漸感無力支撐，逐萌退意，國泰航空眼看時機已到，便開始了收購，在1月份國泰航空和太古集團從曹氏收購了港龍航空的35%，而中信泰富則收購了38%。1995年，港龍航空和國泰航空的合資成立「香港新機場地勤服務有限公司」（HAS），負責營運所有於停機坪的運輸及裝卸等工作。1996年，國泰航空為拓展中國市場把部份的股權售與中航集團，收購了35.86%股權的中航集團成為港龍航空最大股東，其次是中信泰富保持28.5%的股份，太古／國泰佔百分之25.5%，曹氏家族佔5.02%。
2006年國泰航空以將以82億2千萬港元及發行新股（股份佔九成），向港龍航空其他股東全面收購港龍。另動用40億7千萬，增持中國國際航空股權，由10%增至20%。另國航則以53億9千萬，購入國泰10.16%的股權，使國航與國泰形成互控關係。同年9月28日，港龍航空正式成為國泰航空全資附屬公司，並宣布裁減191名員工。
2011年底，港龍管理層制定了一系列未來發展計劃，確立公司定位為地區航空公司，專門營運中國及亞洲短途航線，並配合母公司國泰航空的洲際航點，為乘客提供更佳的轉乘網絡之餘，亦應對主要競爭對手香港航空於中國市場的急速擴張。
2016，國泰航空宣布將港龍航空易名為「國泰港龍航空」（Cathay Dragon），並公開新塗裝，改用與母公司國泰航空相同的「翹首振翅」塗裝，但色調改用紅色，飛龍圖案移向機首，並於機身印上「國泰港龍」的中文字樣。
2020年因應新型冠肺炎事件，導致香港往返各地的航班客量大幅下跌，國泰港龍航空大幅調低運載力，同年10月國泰港龍航空的母公司國泰航空宣布通過重組計劃，並大幅裁員8500人，為國泰史上最大規模裁員，同時宣布國泰港龍航空停止營運，即時生效。大部分航線交由母公司國泰航空公司及同系香港快運航空營運，機隊全部轉至國泰名下。