Đội máy bay của Air Vietnam lúc đầu gồm có 5 chiếc Cessna 170, dùng bay chủ yếu tới những thị trấn lớn nhỏ khắp Việt Nam, trong đó có Hà Nội, Hải Phòng, Đồng Hới, Huế, Đà Nẵng, Quy Nhơn, Nha Trang và Ban Mê Thuột.[13]

Khi lượng khách đi lại tăng cao trong thời kỳ Chiến tranh Việt Nam, Air Viet Nam thêm vào một số máy bay, ban đầu là Viscount, Douglas DC-3 và Douglas DC-4. Từ đầu năm 1962, Air Viet Nam đã khai thác hai chiếc Cessna 185 Skywagon và 2 chiếc Cessna 310.[14]

Năm 1967, Air Viet Nam chọn mua hai chiếc Boeing 727 của Pan American World Airways chuyên chở hành khách bay quốc tế với giá 1,440 tỉ đồng (tương đương 13,053 triệu USD) để thanh toán cho Pan American World Airways hai đợt vào đầu và giữa tháng 1 năm 1968. Thời gian Air Viet Nam cam kết trả nợ lại cho chính phủ trong thời hạn 10 năm với lãi suất 3% mỗi năm. Đây là thương vụ được sự chú ý đặc biệt của Việt Nam Cộng hòa vì cùng lúc mua cả hai chiếc phản lực thương mại hiện đại do Hoa Kỳ sản xuất trong bối cảnh kinh tế thời chiến miền Nam lúc ấy rất khó khăn.[15]

Cuối cùng, Air Viet Nam cũng thêm vào những chiếc máy bay hiện đại, kể cả Boeing 727. Ít nhất một chiếc C-46 thuê lại từ China Airlines, và được lái bởi các phi công Đài Loan. Chiếc máy bay đó có màu sơn khác với các máy bay còn lại của Air Viet Nam.

Air Viet Nam vào thời điểm năm 1974 có 16 máy bay chở hàng hóa[16] như vận chuyển rau tươi từ Đà Lạt về Sài Gòn khi đoạn đường sắt nối liền Đà Lạt và Tháp Chàm ngưng hoạt động kể từ năm 1972.[17]