Cho tới năm 1991, các chuyến tàu đi đến Sân bay Narita chỉ được phục vụ bởi Keisei Skyliner, sử dụng hệ thống ga riêng của Keisei, kết nối bất tiện với hệ thống ga của mình. Công ty Đường sắt Đông Nhật Bản đã có kế hoạch xây dựng một tuyến đường sắt cao tốc mới, mang tên là Narita Shinkansen, đi đến thẳng các nhà ga ngầm dưới sân bay Narita. Tuy nhiên, kế hoạch bị loại bỏ vào những năm 1980, và vị trí, ray trước đây định dành cho ga ngầm và tuyến shinkansen nay được kết nối trực tiếp với Tuyến Narita và Tuyến Keisei Chính đến thẳng sân bay. Các tàu Narita Express bắt đầu đến nhà ga mới từ 19 tháng 3 năm 1991, và các tàu Skyliner cũng chuyển sang dùng nhà ga mới cùng thời điểm đó.

Cho tới tháng 3 năm 2004, dịch vụ tốc hành đặc biệt Wing Express được giới thiệu nhằm hoàn thiện Narita Express, với một chuyến khứ hồi mỗi ngày giữa Ōmiya/Ikebukuro/Shinjuku và Sân bay Narita. Dịch vụ này sau đó bị thay thế bởi việc mở rộng hoạt động của Narita Express.

Kể từ ngày 10 tháng 12 năm 2005, Narita Express trở thành tàu cấm hút thuốc lá.[7]

Vào ngày 1 tháng 10 năm 2009, chín con tàu mới thuộc dòng E259 gia nhập đội 26 tàu Narita Express khứ hồi, thay thế các tàu dòng 253 cũ.[8] Tới tháng 7 năm 2010 toàn bộ các tàu Narita Express đều được thay mới thành dòng E259.[4]

Từ 13 tháng 10 năm 2010, dịch vụ Narita Express phục vụ được nhiều ga hơn nhờ việc tách / nối tàu tại ga Tokyo Tokyo. Hầu hết thời gian đều phục vụ 2 chuyến mỗi giờ giữa Sân bay Narita và Tokyo, Shinjuku, Yokohama. Các tàu đến/đi từ Shinjuku, dừng thêm ở Shibuya, các tàu đến/đi từ Yokohama dừng thêm ở ga mới Musashi-Kosugi.[9]

Dịch vụ Narita Express bị tạm dừng vào ngày 11 tháng 3 năm 2011 do xảy ra thảm họa Động đất và sóng thần Tōhoku và thiếu điện ở khu vực Tokyo.[10] Sau đó, dịch vụ được nối lại một phần vào ngày 4 tháng 4 năm 2011, với tần suất vào thời gian chạy tàu như lúc trước xảy ra thảm họa đã được thông qua vào ngày 3 tháng 9 năm 2011.[11]