KLM ditubuhkan pada 7 Oktober, 1919, membuatkan ia sebauh penerbangan tertua yang mengekalkan nama asalnya. Penerbangan pertama KLM ialah pada 17 Mei, 1920 dari London ke Amsterdam membawa 2 orang wartawan Inggris.

Syarikat-syarikat subsidi KLM ialah KLM Cityhopper, KLM Cargo dan KLM Asia. Bekas subsidi KLM ialah KLM excel. KLM juga mempunyai 100% pegangan dalam Transavia Airlines, 50% dalam Martinair dan 26% dalam Kenya Airways. KLM uk pernah menjadi syarikat subsidi KLM sehinggalah ia dicantum dengan KLM cityhopper. Saham KLM disenaraikan di bursa saham Amsterdam, New York dan Paris.

Pada Mei 2004, KLM diambil alih Air France tetapi identitinya dijamin dikekalkan selama 5 tahun berikutnya.