La compagnia traeva origine da Aliadriatica, fondata nel 1983 a Pescara. Le attività iniziali furono dedicate all'aerotaxi e ai voli privati, mentre nel 1987 furono avviati i voli charter. Nel giugno 1988 il Gruppo Toto (Toto Costruzioni Generali S.p.A. di Carlo Toto) acquisì il 98% delle azioni. I voli di linea iniziarono il 3 giugno 1991 con un British Aerospace Jetstream 31. Nel giugno 1994 Aliadriatica acquisì un Boeing 737-200 per effettuare voli di corto/medio raggio. Il 23 novembre 1995 il nome della compagnia fu modificato in Air One S.p.A., iniziando a volare tra Roma e Milano affiancandosi ad Alitalia, l'unica altra compagnia aerea italiana autorizzata a operare voli su questa tratta.^[2][3][4] Air One aveva sede legale a Chieti, in Abruzzo, mentre quella operativa era situata a Roma.^[5][6] Dal 2009 all'inizio del 2014, nella flotta di lungo raggio Alitalia operarono due Airbus A330 in livrea Air One (EI-DIR e EI-DIP), ridipinti successivamente in livrea SkyTeam e Alitalia.^[7][8][9]

Nell'ottobre 2000 Air One aderì al programma frequent flyer di Lufthansa, denominato Miles & More.^[10] Nel 2003 fece volare quasi 5 milioni di passeggeri (con un incremento del 21,8% rispetto al 2002). Nel 2005 Air One dichiarò di aver trasportato 3.614.291 passeggeri con un indebitamento di 593 milioni di euro (posizionandosi al secondo posto dopo Alitalia-Linee Aeree Italiane, che trasportò 24 milioni di passeggeri). Nel 2006 Air One arrivò a quota 4.300.000 passeggeri, con un fatturato di 1,5 miliardi di euro.

Sempre nel 2006, a maggio, Air One fondò Air One CityLiner, una sussidiaria regionale del gruppo Alitalia. Per collegare tra loro gli aeroporti regionali, fu scelto il Bombardier CRJ900. A settembre 2006 Air One prese in consegna il primo Airbus A320, con una configurazione di 159 posti. Alla fine del 2006 la proprietà di Air One (AP Holding), con il sostegno finanziario di Intesa Sanpaolo, partecipò al bando di privatizzazione di Alitalia-Linee Aeree Italiane, indetta dal Ministero dell'Economia; tuttavia la gara fallì a causa del ritiro di tutti i pretendenti, compresa la stessa Air One.^[11]

Al 31 ottobre 2007 Air One aveva trasportato 4.360.000 passeggeri da inizio anno, superando così con due mesi di anticipo il numero di passeggeri trasportati in tutto il 2006. Nel dicembre 2007 formulò un'offerta pubblica di acquisto volontaria per il controllo dell'allora compagnia di bandiera italiana, ma venne preferita l'offerta pubblica di scambio proposta dal gruppo Air France-KLM. Nel 2007 trasportò 7.092.800 di passeggeri (+22,6% rispetto al 2006) con un fattore di carico del 57,4%^[12].

Dall'11 dicembre 2008, la compagnia entrò a far parte di Alitalia - Compagnia Aerea Italiana, la nuova società aerea totalmente privatizzata. Il 13 gennaio 2009, Air One CityLiner integrò le proprie attività in quelle di Alitalia - Compagnia Aerea Italiana. Dal 28 marzo al 9 giugno 2010, in poco più di due mesi di attività, la nuova Air One "smart carrier" trasportò 250.000 passeggeri con un tasso di puntualità del 90% ed una regolarità del 99,9%.^[13] Dal 1º luglio 2011 Air One aprì una base all'Aeroporto di Pisa-San Giusto, che si collegava con 8 destinazioni tra cui Atene.

Nel 2011 Air One trasportò 1,4 milioni di passeggeri, segnando un incremento di circa 450.000 passeggeri e un aumento percentuale di circa il 25% nel periodo comparabile (aprile-dicembre). Oltre 1,2 milioni di passeggeri avevano volato da e per Milano-Malpensa, mentre su Pisa trasportò in sei mesi circa 120.000 passeggeri, raggiungendo gli obiettivi prefissati.

Il 4 maggio 2012 Air One inaugurò una base all'aeroporto di Venezia-Marco Polo, collegandolo con 11 destinazioni.

Il 3 luglio 2013 l'amministratore delegato di Alitalia - Compagnia Aerea Italiana Gabriele Del Torchio e il presidente Roberto Colaninno presentarono il nuovo piano industriale a Fiumicino. Nel piano era presente anche una riorganizzazione del ruolo di Air One. Ad esempio, era prevista una modifica del nome, del logo e dei colori della compagnia low cost. La "nuova" Air One si sarebbe dedicata ai voli punto-punto, nazionali e internazionali, puntando sulle vendite via web caratterizzate da due tariffe distinte. La compagnia avrebbe volato dalle basi di Catania, Palermo, Pisa e Venezia, potenziando l'offerta dei voli internazionali.

Il 26 ottobre 2013 avvenne la prima fase di attuazione del piano; Air One chiuse la base di Milano-Malpensa, annunciando di volerne aprire una nuova all'aeroporto di Palermo-Punta Raisi da marzo 2014. Dalla stessa data, la flotta di Air One sarebbe stata ridistribuita con 3 aeromobili a Catania, 2 a Palermo, 2 a Pisa e 2 a Venezia. Il 13 febbraio 2014 fu annunciata la sesta base di AirOne: l'aeroporto di Verona-Villfranca dove, a partire da giugno 2014, fu basato un Airbus A320.

A fine agosto 2014, con l'accordo di acquisto del 49% di Alitalia - Compagnia Aerea Italiana da parte di Etihad Airways, fu deciso di chiudere la compagnia il 30 settembre successivo per razionalizzare i costi, secondo quanto si lesse da un avviso apparso sul sito di Air One. I voli operati da Palermo e Venezia sarebbero stati interrotti mentre quelli da Verona, Pisa, Milano-Malpensa e alcuni da Catania furono trasferiti ad Alitalia, compresi tutti i voli operati da Tirana.

L'ultimo volo di Air One aveva il numero di volo AP877, in partenza dall'aeroporto di Bologna-Borgo Panigale alle 21:40 e diretto all'Aaeroporto di Catania-Fontanarossa, il cui atterraggio era previsto alle ore 23:20. Il volo, partito in ritardo, decollò da Bologna alle 22:42 del 30 settembre e atterrò a Catania alle 00:00 del 1º ottobre 2014.

Il giorno della chiusura sul sito della compagnia comparvero due aironi stilizzati, uno giallo e blu e uno con il tricolore italiano e la scritta "Insieme, verso una sola grande compagnia. Dopo 19 anni di attività Air One unisce le sue forze a quelle di Alitalia in un'unica grande Compagnia. Ti ringraziamo per aver volato con noi in tutti questi anni".