唯一一次空难事故：
2002年4月15日，一架代号为CA129从北京至韩国釜山的波音767-200ER客机在韩国坠毁，造成机上166人中128人死亡。这是国航1988年组建之后迄今为止唯一的一次重大空难事故。
其他事故：
2007年4月，一架执行从北京至纽约CA981号航班的客机，在肯尼迪国际机场降落后，机师和机场控制塔出现沟通问题，通讯录音被公布在youtube受到关注。肯尼迪机场控制塔人员批评国航机师英语水平低，但国航方面指肯尼迪机场控制塔人员没有使用国际民航组织通用的航空英语。
2007年7月1日，一架执行从北京至迪拜CA941号航班的客机，于下午5时17分在北京首都国际机场起飞前，起落架突然意外收起，机头着地，造成机上2人受伤。
2007年10月27日1时45分，因遭遇雷击，一架从北京飞往昆明的国航4174次航班被迫返回北京首都国际机场，意外未造成人员伤亡，但被业内认定为“严重飞行事故征候”。由于当时国航应急服务欠完善，引发乘客不满。
2008年6月20日，6月20日的CA934航班（巴黎—北京）一架波音777-200因在飞行过程中仪表显示左侧一号发动机滑油压力降低，为确保安全，机组选择了较近机场进行备降，并于北京时间20日上午9时在莫斯科安全降落。
2008年7月8日，CA103航班（天津—香港）在香港国际机场降落后，在跑道滑行时和跑道上一架港机工程的车辆碰撞，无人受伤。
2008年8月8日北京奥运开幕当天，CA406航班（名古屋—上海—重庆）被不明人士恐吓放置炸弹，飞机紧急返回名古屋。
2009年3月29日，CA1666航班（哈尔滨—北京）一架波音737-800型客机在进港滑行时冲出停机线，左侧机翼撞上廊桥受损。机上载有近百名乘客，幸而未造成人员伤亡。
2009年12月17日，CA982航班（纽约—北京）波音747-400型客机在从纽约肯尼迪国际机场起飞三个小时后因为增压系统故障被迫折返，事件中无人受伤。
2012年8月29日，由北京首都国际机场飞往纽约约翰·菲茨杰拉德·肯尼迪国际机场的中国国际航空CA981次航班，在起飞7小时后，返回北京首都国际机场。这架航班在北京时间8月29日13时30分起飞，北京时间当日20时35分返回北京首都国际机场3号航站楼。在对乘客进行安全检查后，于北京时间8月30日0时30分重新起飞。
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