国际民航组织前身为根据1919年《巴黎公约》成立的空中航行国际委员会（ICAN）。由于第二次世界大战对航空器技术发展起到了巨大的推动作用，使得世界上已形成了一个包括客货运输在内的航线网络，但随之也引起了一系列急需国际社会协商解决的政治上和技术上的问题。因此，在美国政府的邀请下，52个国家于1944年11月1日至12月7日参加了在芝加哥召开的国际会议，签订了《国际民用航空公约》（通称《芝加哥公约》），按照公约规定成立了临时国际民航组织（PICAO）。1947年4月4日，《芝加哥公约》正式生效，国际民航组织也因之正式成立，并于5月6日召开了第一次大会。同年5月13日，国际民航组织正式成为联合国的一个专门机构。1947年12月31日，“空中航行国际委员会”终止，并将其资产转移给“国际民用航空组织”。
1、国际民航组织是国际法主体，这种主体资格是由成员国通过《芝加哥公约》而赋予的。《芝加哥公约》第47条规定：“本组织在缔约国领土内应享有为履行其职能所必需的法律能力。凡与有关国家的宪法和法律不相抵触时，都应承认其完全的法人资格。”同时，《芝加哥公约》还详尽规定了国际民航组织作为一个独立的实体在国际交往中所应享有的权利和承担的义务。应该说，它已经具备了一个国际法主体所一定要有的三个特征，即一定要有独立进行国际交往的能力；一定要有直接地享有国际法赋予的权利以及必须构成国际社会中地位平等的实体。
国际民航组织是各主权国家以自己本国政府的名义参加的官方国际组织，取得国际民航组织成员资格的法律主体是国家，代表这些国家的是其合法政府。对此，《芝加哥公约》第21章做出了明确规定，排队了任何其他非政治实体和团体成为国际民航组织成员的可能，也排队了出现两个以上的政府机构代表同一国家成为国际民航组织成员的可能。
1946年，联合国与国际民航组织签订了一项关于它们之间关系的协议，并于1947年5月13日生效。据此，国际民航组织成为联合国的专门机构。该类专门机构指的是通过特别协定而同联合国建立法律关系的或根据联合国决定创设的对某一特定业务领域负有“广大国际责任”的政府间专门性国际组织。但它们并不是联合国的附属机构，而是在整个联合国体系中享有自主地位。协调一致，是这些专门机构与联合国相互关系的一项重要原则。联合国承认国际民航组织在其职权范围内的职能，国际民航组织承认联合国有权提出建议并协调其活动，同时定期向联合国提出工作报告，相互派代表出席彼此的会议，但无表决权。一个组织还能够准确的通过需要参加另一组织的工作。
大会是国际民航组织的最高权力机构，由全体成员国组成。大会由理事会召集，正常的情况下每三年举行一次，遇有特别情况时或经五分之一以上成员国向秘书长提出要求，可以召开特别会议。大会决议一般以超过半数通过。参加大会的每一个成员国只有一票表决权。但在某些情况下，如《芝加哥公约》的任何修正案，则需三分之二多数票通过。
秘书处是国际民航组织的常设行政机构，由秘书长负责保证国际民航组织各项工作的顺利进行。秘书长由理事会任命，现任秘书长为柯斯塔·佩雷拉将军（巴西人）。秘书处下设航行局、航空运输局、法律局、技术合作局、行政局五个局以及财务处、外事处、此外，秘书处有一个地区事务处和七个地区办事处，分设在曼谷、开罗、达喀尔、利马、墨西哥城、内罗华和巴黎。地区办事处直接由秘书长领导，主要任务是建立和帮助缔约各国实行国际民航组织制定的国际标准和建设措施以及地区规划。
国际民航组织按照《芝加哥公约》的授权，发展国际航行的原则和技术。近二十年，各种新技术快速的提升，全球经济在环境也发生了巨大变化，对国际民用航空的航行和运输管理制度形成了前所未有的挑战。为加强工作效率和针对性，继续保持对国际民用航空的主导地位，国际民航组织制订了战略工作规划，重新确定了工作重点，于1997年2月由其理事会批准实施。
规划各地区的国际航路网络、授权有关国家对国际航行提供助航设施和空中交通与气象服务、对各国在其本国领土之内的航行设施和服务提出建议，是国际民航组织“地区规划（Regional Air Navigation Planning）”的职责，由7个地区办事处负责运作。近年来，由于各国越来越追求自己在国际航行中的利益，冲突和纠纷日益增多，致使国际民航组织的统一航行规划难以得到完全实施。战略工作规划要求加强地区规划机制的有效性，更好地协调各国的不同要求。
近年全球民航重大事故率平均为1.44架次/百万架次，随着航空运输量的增长，如果这一比率不降下来，事故的绝对次数也将上升到不可接受的程度。国际民航组织从九十年代初开始实施安全监察规划，主要内容为各国在志愿的基础上接受国际民航组织对其航空当局安全规章的完善程度以及航空公司的运行安全水平做评估。这一规划已在第32届大会上发展成为强制性的“航空安全审计计划（Safety Audit Program）”，要求所有的缔约国必须接受国际民航组织的安全评估。
安全问题不仅在航空器运行中存在，在航行领域的其它方面也存在，例如空中交通管制和机场运行等。为涵盖安全监察规划所未涉及的方面，国际民航组织在近年还发起了“在航行域寻找安全缺陷（Program for Identifying Safety Shortcomings in the Air Navigation Field）”计划。
新航行系统即“国际民航组织通信、导航、监视/空中交通管制系统”，是集计算机网络技术、卫星导航和通信技术和高速数字数据通信技术为一体的革命性导航系统，将替换现行的陆基导航系统，大幅度的提升航行效率。八十年代末期由国际组织提出，概念九十年代初完成全球规划，现已进入过渡实施阶段。这种新系统要达到全球普遍适用的程度，尚有许多非技术问题要解决。战略工作规划要求攻克的难题包括：卫星导航服务（GNSS）的法律框架、运行机构、全球、各地区和各国实施进度的协调与合作、融资与成本回收等。
在航空运输管理制度方面，1944年的国际民航会议曾试图制订一个关于商业航空权的多边协定来取代大量的双边协定，但未获多数代表同意。因此，目前国家之间商业航空权的交换仍然由双边谈判来决定。国际民航组织在这方面的职责为，研究全球经济大环境变化对航空运输管理制度的影响，为各国提供分析报告和建议，为航空运输中的某些业务制订规范。战略工作规划要求国际民航组织并且开展的工作有：修订计算机订座系统营运行为规范、研究服务贸易总协定对航空运输管理制度的影响。
《芝加哥公约》第54条规定，理事会必须要求、收集、审议和公布统计资料，各弱甸有义务报送这些资料。这不仅对指导国际民航组织的审议工作是必要的，而且对协助各国民航当局根据现实情况制订民航政策也是必不可少的。这些统计资料最重要的包含：承运人运输量、分航段运输量、飞行始发地和目的地、承运人财务、机队和人员、机场业务和财务、航路设施业务和财务、各国注册的航空器、安全、通用航空以及飞行员执照等。
九十年代以前，联合国发展规划署援助资金中5%用于发展中国家的民航项目，委托给国际民航组织技术合作局实施。此后，该署改变援助重点，基本不给民航项目拨款。鉴于不少发展中国家引进民航新技术主要是依靠外来资金，国际民航组织强调必须继续维持其技术合作机制，资金的来源，一是靠发达国家捐款，二是靠受援助国自筹资金，委托给国际民航组织技术合作局实施。目前，不少发达国家认为国际民航组织技术合作机制效率低，养人多，还要从项目资金中提取13%管理费，很少向其捐款，主要选择以双边的方式直接同受援国实施项目。
我国是国际民航组织的创始成员国之一，旧中国政府于1944年11月9日签署了《芝加哥公约》，并于1946年2月20日交存了批准书，成为国际民航组织的创始成员国。1950年5月，我国政府致电联合国秘书长和国际民用航空组织，要求驱逐台湾当局的代表。1971年11月19日，国际民航组织秘书长通知我国政府，国际民航组织第74届理事会通过决议，承认中华人民共和国政府的代表为中国驻国际民航组织的唯一合法代表。1974年2月15日，我国政府致函国际民航组织，承认《芝加哥公约》并从即日起恢复参加国际民航组织的活动，同时声明，1949年10月1日以后，台湾当局盗用中国政府名义在《芝加哥公约》的其他议定书上的签字和批准都是非法的和无效的。同时，对不定期飞行，我国声明需事先向我国政府申请，在得到答复接受后方能进入；对公约第十八章“争端和违约”的执行，以不损害我国主权为原则。1974年9月24日至10月15日，中国代表团出席了国际民航组织第21届会议并当选为理事国。同年12月，中国政府派出了驻国际民航组织理事会的代表。在2004年9月举行的第35届国际民航组织大会上，我国积极竞选一类理事国。目前，在蒙特利尔设有中国驻国际民航组织理事会代表处，现任代表是原民航总局国际合作司司长张亚峰。
各国通过批准和加入《芝加哥公约》获得国际民航组织成员资格。《芝加哥公约》规定，公约自26个国家批准后生效。因此，最初批准公约的26个国家成为国际民航组织的创始成员国。创始成员国不具备任何特权，与随后加入的成员所享有的权利和承担的义务是完全相同的。公约生效后，即开放加入，但范围限于联合国成员国、与联合国成员国联合的国家或在第二次世界大战中的中立国。同时，公约也准许其他几个国家加入，但需得到联合国的许可并经大会五分之四的票数通过；如果该国在第二次世界大战中侵入或者攻击了别国，那么必须在得到受到侵入或者攻击的国家的同意后，由国际民航组织把申请书转交联合国全体大会，若大会在接到第一次申请后的第一次会议上没有提出拒绝这一申请的建议，国际民航组织才可根据公约规定批准该申请国加入国际民航组织。
根据《芝加哥公约》的规定，任何成员国在合理的期限内，不能履行其财政上的义务或者违反了该公约关于争端和违约规定时，将被中止或暂停其在大会和理事会的表决权。如果联合国大会建议拒绝一国政府参加联合国建立或与联合国发生关系的国际机构，则该国即自动丧失国际民航组织成员国的资格。但经该国申请，由理事会多数通过，并得到联合国大会批准后，可重新恢复其成员资格。