Авиакомпания Bulgaria Air была создана в 2002 году после прекращения деятельности национального перевозчика Balkan Bulgarian Airlines. Уже 4 декабря 2002 года новый авиаперевозчик приступил к выполнению полётов. В ноябре того же года Министерство транспорта и коммуникаций Болгарии официально присвоило компании статус национальной авиакомпании страны. На начальном этапе перевозчик работал под названием Balkan Air Tour, однако вскоре был проведён общественный конкурс, по итогам которого были выбраны нынешнее название Bulgaria Air и фирменный логотип компании.
В 2006 году Bulgaria Air прошла процедуру приватизации. Несмотря на ожидания продажи стратегическому зарубежному инвестору, победителем конкурса стала группа болгарских компаний во главе с авиакомпанией Hemus Air. Единственным другим претендентом на покупку была итальянская авиакомпания Air One. По имеющейся информации, стоимость сделки составила 6,6 млн евро, при этом покупатель взял на себя обязательства инвестировать ещё 86 млн евро в развитие перевозчика в течение последующих пяти лет. После завершения сделки деятельность Hemus Air и её дочерней компании Viaggio Air была интегрирована в Bulgaria Air, которая стала единым брендом и оператором группы.
В ноябре 2008 года Bulgaria Air получила статус полноправного члена Международной ассоциации воздушного транспорта (IATA), что стало важным этапом её дальнейшего развития на международном рынке авиаперевозок. В середине 2011 года руководство авиакомпании провело анализ эффективности маршрутной сети и объявило о программе обновления флота. В рамках этой стратегии было принято решение о приобретении региональных самолётов Embraer E190. Первый воздушный лайнер данного типа поступил в распоряжение перевозчика в марте 2012 года.
В феврале 2020 года генеральный директор Bulgaria Air Янко Георгиев сообщил о переговорах с двумя производителями авиационной техники по вопросу закупки новых узкофюзеляжных самолётов. Планировалось приобрести от пяти до шести воздушных судов для дальнейшей модернизации парка и расширения маршрутной сети авиакомпании.
