Hãng được đăng ký vào năm 2016 với Bộ Kinh tế Đài Loan. Điều này đã được xác nhận bởi Chang Kuo-wei vào ngày 30 tháng 11 năm 2016, người trước đây là chủ tịch của hãng hàng không Đài Loan EVA Air. Hãng đã đăng ký với Cục Hàng không Dân dụng Đài Loan vào nửa đầu năm 2017 và theo kế hoạch vào cuối năm 2016, hãng sẽ bắt đầu hoạt động vào năm 2018. Bộ Kinh tế Đài Loan đã nhận được đơn xin thành lập hãng chính thức theo giấy phép đặt tên Starlux Airlines vào ngày 22 tháng 5 năm 2017. Trong một cuộc phỏng vấn vào năm 2017, hãng dự kiến ​​sẽ bắt đầu hoạt động vào cuối năm 2019, mặc dù vào tháng 1 năm 2019, Chang đã tuyên bố rằng Starlux Airlines sẽ ra mắt vào tháng 1 năm 2020.

Tháng 3 năm 2019, chủ tịch Chang Kuo-wei của hãng đã ký đơn đặt hàng 17 máy bay Airbus A350, đây cũng là thỏa thuận mua máy bay Airbus đơn lẻ lớn nhất của quốc gia. Vào tháng 9 năm 2019, hãng đã công bố các điểm đến đầu tiên sẽ được khai trương, bao gồm Đà Nẵng, Ma Cao và Penang, bắt đầu vào ngày 23 tháng 1 năm 2020. Ngày 25 tháng 10 năm 2019, chiếc máy bay đầu tiên của hãng, một chiếc Airbus A321neo ACF, đã được chuyển giao từ Hamburg, Đức , trước khi máy bay đến Sân bay Quốc tế Đào Viên vào ngày 29 tháng 10 sau khi dừng tiếp nhiên liệu ở Dubai và Bangkok. Ngày 10 tháng 12 năm 2019, Starlux đã nhận được giấy chứng nhận nhà khai thác hàng không (AOC) từ Cục Hàng không Dân dụng Đài Loan, sau đó là việc chính thức mở bán vé từ ngày 16 tháng 12 năm 2019 để bắt đầu các chuyến bay vào tháng sau.

Do đại dịch COVID-19 và những tác động của nó đối với ngành hàng không, bắt đầu xảy ra trong vòng vài tháng kể từ khi hãng bắt đầu hoạt động, Starlux đã thông báo tạm dừng hầu hết các chuyến bay của mình ngoại trừ Đà Nẵng. Sau đó, vào tháng 3 năm 2020, hãng đã đình chỉ tất cả các hoạt động khai thác cho đến ngày 2 tháng 6 năm 2020, sau đó hãng đã nối lại các chuyến bay một tuần ba lần đến Ma Cao. Trước khi hãng nối lại dịch vụ, hãng đã nhận được giấy phép vào tháng 5 năm 2020 để bắt đầu các chuyến bay đến Naha là điểm đến đầu tiên của hãng tại Nhật Bản, với ngày khai thác không sớm hơn ngày 1 tháng 7, tuy nhiên hãng cho biết rằng thời gian khai trương chuyến bay đến Naha phụ thuộc vào diễn biến của đại dịch. Sau đó, do đại dịch, hãng hàng không đã hai lần trì hoãn việc khai trương chuyến bay đến Cebu và hoãn vô thời hạn việc khai trương chuyến bay đến Naha.

Kể từ khi thành lập vào tháng 5 năm 2018 cho đến tháng 11 năm 2022, hãng đã có khoản lỗ hoạt động lũy kế đáng kinh ngạc là 11,16 tỷ Đài tệ, với 3,91 tỷ Đài tệ trong năm tài chính 2020 và 4,04 tỷ Đài tệ trong năm tài chính 2021.

Tháng 8 năm 2022, Starlux công bố kế hoạch mở rộng mạng bay sang Bắc Mỹ vào tháng 4 năm 2023 khi ngành du lịch bắt đầu phục hồi sau tác động của đại dịch COVID-19.