1945年8月の第二次世界大戦における日本の敗戦後、日本の占領に当たった連合国軍最高司令官総司令部(GHQ)によって、直ちに官民を問わず全ての日本国籍の航空機の運航が停止された。しかし、1950年6月にGHQにより日本の航空会社による運行禁止期間の解除の決定が下されことを受けて、1951年1月に国内航空運送事業免許の取得を目指して「日本航空創立準備事務所」が開設された。
同時期に他にも4社が国内航空運送事業免許の申請の意向を見せたが、行政指導により、最も具体性の高い運送事業案を提示していた日本航空に最終的に一本化され、同年3月に国内航空運送事業の免許を申請。その2ヶ月後の同年5月に営業免許を取得したことを受けて、同年8月に「日本航空株式会社」として設立された[2]。ダグラスDC-3（同型機）
日本政府主導による半官半民の体制で、設立当初の本社は東京都中央区銀座（現在銀座日航ホテルがある場所）に置かれ、資本金は1億円であった[3]。なお、この時点においてはあくまで定期運行開始の為の準備期間であり、まだ社有機は1機もない状況であったため社員は代表取締役会長の藤山愛一郎以下わずか39名であった。
その後、定期運航開始に向けて、まず同年8月27から29日にかけてフィリピン航空からチャーターしたダグラスDC-3型機で、運航関係者や報道関係者を対象にした試験招待飛行を実施した他、9月には羽田空港や大阪、福岡、札幌などの当初の就航予定地に支所や出張所を開設した。
定期旅客運航開始マーチン2-0-2「もく星号」と客室乗務員DH106 コメット
10月25日には、戦後初の国内民間航空定期便としてアメリカのノースウエスト航空から乗員とともにリースしたマーチン2-0-2型機「もく星号」で羽田空港-伊丹空港-板付空港間の定期旅客運航を開始した。その後11月1日より正規ダイヤの運航に移り、羽田空港-千歳空港間の運航も開始するとともに、より大型のダグラスDC-4B型機もノースウエスト航空からリースした。
運行開始時には社員数が162名に増えたものの、当初は国内線の運航のみで、しかも当時日本に乗り入れていた旧連合国陣営の外国航空会社5社による共同設立会社であるJDAC（Japan Domestic Airline Company）との運航委託を条件とした営業免許だったこともあり、JDACの1社であるノースウエスト航空の機材と運航乗務員による委託運航という体制だった。しかし翌1952年4月に、ノースウェスト航空の乗務員が運航していたマーチン2-0-2型機「もく星号」が伊豆大島で墜落事故を起こしたこともあり、10月にノースウェスト航空との運航委託契約が切れるのを待って、新たに購入したダグラスDC-4B型機によって自社運航機材と自社運航乗務員による自主運航を開始した。
また、これに先立つ同年6月には、国内ローカル線用にイギリス製の近距離向けプロペラ機のデハビランド DH.114 ヘロン型機を発注した他、7月には、本格的な国際線運航に向けて、英国海外航空やパンアメリカン航空、カナダ太平洋航空などの各国のライバル各社に続き、1952年に英国海外航空によって就航したばかりのイギリス製の最新鋭ジェット旅客機であるデハビランドDH106 コメット型機の最新型であるコメットIIを2機発注した。さらに9月にはダグラスDC-4B型機に代わる国際線主力機として、DC-4Bを大型化し客室を与圧化したダグラスDC-6B型機も相次いで発注した。
しかしDH.114 ヘロンは翌1953年8月に公布、施行された日本航空株式会社法（なお、「日本航空株式会社法」の公布に基づき、同年10月には新しい「日本航空株式会社」が誕生した）の規定により、日本航空の運航路線が国際線および国内の幹線のみに限定されることとなったため、自社で運行乗務員の訓練用に使用した後、1954年2月から8月にかけて日本ヘリコプター（現在の全日空）に賃貸し、その後同社に売却することになった。また、先に発注したコメットIIも、その後設計ミスにより空中分解する連続事故を起こし運航が停止となったため、その後多くの航空会社と同様に発注をキャンセルした。
1953年11月には同社初で、第二次世界大戦後の日本の航空会社としても初の国際線となる東京（羽田空港） - ホノルル - サンフランシスコ線の運航を、昨年に発注したダグラスDC-6B型機によって開始した。さらに翌年には当時アメリカをはじめとする連合国軍の占領下にあり、「国際線」扱いであった沖縄線（羽田空港-那覇空港間）の運航を開始した。
運航開始当初は、新鋭機を揃えしかも長年の実績があり信頼性の高いパンアメリカン航空やノースウェスト航空、英国海外航空などの諸外国の航空会社との競争に苦戦したものの、1954年2月にはIATAの決定によりこれまでのファーストクラスに合わせてエコノミークラスの設置が許可された上、ニューヨークやサンパウロ、香港、台北など世界の主要都市に相次いで支所や営業所を開設し、海外での営業を強化するなどの地道な営業努力が実を結び、その後1955年度には国際線、国内線とも黒字に転じた。
