Perusahaan ini memulai sejarahnya pada tahun 1963 saat Pertamina mendirikan divisi pelayanan transportasi udara yang diberi nama Pertamina Air Service untuk mendukung mobilitas pegawai. Pada tanggal 24 Januari 1970, divisi tersebut resmi dipisah menjadi sebuah perusahaan tersendiri dengan nama "PT Pelita Air Service". Perusahaan ini pun menyediakan layanan transportasi udara untuk Pertamina maupun untuk perusahaan minyak dan gas lain yang beroperasi di Indonesia dengan sistem sewa. Pada tanggal 24 November 1987, perusahaan ini mendirikan PT Indopelita Aircraft Services (IAS) untuk menyediakan jasa pemeliharaan komponen berputar, seperti turbin, kompresor dan pompa, serta layanan umum dan mekanik lapangan. IAS juga menawarkan sistem kontrol digital untuk memantau kinerja peralatan. Pada tahun 2000, perusahaan ini sempat menyediakan layanan penerbangan berjadwal dengan nama "Pelita AirVenture", tetapi kemudian ditutup pada tahun 2005, karena beratnya kompetisi di sektor penerbangan berjadwal.
Pada tahun 2016, perusahaan ini mulai menyediakan jasa pengangkutan bahan bakar minyak. Pada tahun yang sama, perusahaan ini membentuk Strategic Business Unit (SBU) Bandara untuk mengelola bandara-bandara milik Pertamina. Pada tahun 2019, SBU Bandara mulai mengelola tiga bandara milik Pertamina, yakni Bandar Udara Pondok Cabe, Bandar Udara Pinang Kampai, dan Bandar Udara Warukin. Pada tahun 2020, perusahaan ini mulai menyediakan jasa pengangkutan kargo umum.[5][4] Pada tanggal 28 April 2022, perusahaan ini kembali membuka penerbangan berjadwal, yakni dari Jakarta ke Denpasar dengan menggunakan Airbus A320-214. Dua bulan kemudian, perusahaan ini kembali membuka rute penerbangan berjadwal, yakni dari Jakarta ke Yogyakarta dengan menggunakan jenis pesawat yang sama.
Tujuan penerbangan
Hingga bulan Desember 2023, Pelita Air melayani penerbangan berjadwal ke empat destinasi di Indonesia dari hubnya di Bandara Internasional Soekarno Hatta: