L'A330 partage son programme de développement avec l'Airbus A340 avec la différence qu'il s'attaque directement au marché ETOPS des avions biréacteurs.Il partage avec cet appareil le fuselage et les ailes, fuselage qui lui-même est en grande partie emprunté à l'Airbus A300 tout comme le cockpit dont la conception est partagée avec l'A320.
En 1986, l'A330 est officiellement présenté et continue d'évoluer sur les planches à dessins. Il gagne en masse et en performance, intègrent les commandes de vol numériques de l'A320 avec mini-manches et les glass-cockpits (EFIS). Quatorze mois plus tard, l'intérêt des compagnies aériennes dépasse largement les espoirs du constructeur qui s'était fixé un seuil de 40 exemplaires commandés par 5 transporteurs pour le lancement de la gamme. En mars 1987 le carnet de commandes affiche déjà 109 appareils pour 9 clients.
Airbus surfe alors sur le succès avec ses nouveaux avions à peine nés. En quelques mois, il s'implante sur des marchés qui lui étaient jusqu'à présent réfractaires : tout en vendant des A320 pour Ansett et Pan Am, il gagne des contrats d'A330 pour Northwest et TWA.
Le développement des A330 s'accompagne aussi d'investissements industriels pour Airbus. Toulouse voit naître un hall d'assemblage de six hectares, le plus grand d'Europe à la fin des années 80. Le bâtiment est inauguré et baptisé Clément Ader, en présence du Président de la République française, François Mitterrand, en octobre 1990.
Le lancement de l'A300-600ST Belouga répondra aussi au besoin de transférer les différentes pièces des A320, A330 et A340 entre les usines disséminées en Europe.
L'A330 est présenté au public en octobre 1992. Le biréacteur nécessite beaucoup de travail, puisqu'il faut que chaque motorisation soit approuvée et la campagne d'essais s'étale sur à peu près deux ans, malheureusement marquée le 30 juin 1994 par l'accident du prototype équipé de Pratt & Whitney.
Il existe 2 versions :
- la version de base, en service depuis 1993, est la version -300. Cet appareil se voulait avant tout un remplacement de l'A300. Sa production ne sera pas arrêtée avec l'arrivée de l'A350. Si on le compare à la gamme Boeing, il est concurrencé à la fois par les plus grandes version du 767 et les petites versions du 777.
- l'A330-200 a été développé après le -300, il a effectué son premier vol en 1995. Comparé au -300, il a un fuselage plus court de 5 mètres environ, ce qui se traduit par une réduction de l'emport de passagers mais l'emport de carburant est par contre largement accru. L'autonomie y gagne 2000 km ce qui correspond à la demande crée par la multiplication des vols directs intercontinentaux.
La compagnie de lancement fut Air Inter en 1994.
Fin juin 2007, un total de 786 A330 ont été commandés dont 481 déjà livrés et 478 d'entre-eux sont toujours en activité.
Airbus a commencé à proposer aux clients une version de transport de fret, désignée A330-200F.