Od momentu opracowania samolotu Airbus A 300B firma Airbus Industri prowadziła prace studialne nad możliwościami powiększenia tej maszyny. Projekty te były znane pod oznaczeniami A 300B9 i A 300B11, a później zostały zastąpione przez projekty TA 9 i TA 11. Wszystkie maszyny były samolotami szerokokadłubowymi, z dwoma przejściami pomiędzy rzędami siedzeń. Ostatecznie projekty te zakończono budując niemal identyczne samoloty Airbus A 330 i Airbus A 340, różniące się jedynie zespołem napędowym. Samoloty A 330 i A 340 zostały zaprojektowane jako rywale dla samolotu Boeing 747. Rozpoczęcie programów A 330/A 340 ogłoszono jednocześnie 5 czerwca 1987 r.

Samolot A 330 otrzymał dwa potężne silniki turbowentylatorowe, zaś A 340 cztery, o nieco mniejszym ciągu. Początkowo do napędu A 330 zastosowano silniki turbowentylatorowe General Electric CF6-80E1A2 o ciągu 300 kN, później zaczęto montować również silniki Pratt & Whitney PW 4164 lub 4168 oraz Rolls-Royce ”Trent 772” lub ”Trent 775” o ciągu 334,3 kN. Zarówno A 330, jak i A 340 wyposażono w takie samo nowe skrzydło, z profilem nadkrytycznym i kącie skosu wynoszącym 30°. Na końcówkach płatów zamontowano winglety o dużej powierzchni. W odróżnieniu od samolotu Airbus A 310 konstruktorzy zdecydowali się na zastosowanie zewnętrznych zespołów lotek. Układ sterowania A 330 jest całkowicie skomputeryzowany i oparty na systemie fly-by-wire. W jego strukturze zastosowano szereg rozwiązań znanych z A 310 i A 300-600.

Podstawową wersją samolotu była A 330-300, mieszczący maksymalnie 440 pasażerów. Drugim modelem był A 330-200, posiadający nieco krótszy kadłub, mieszczący do 405 pasażerów i dysponujący zasięgiem 11700 km. Pierwsze zamówienia na 15 maszyn A 330-300 złożyły francuskie linie lotnicze Air Inter w 1987 r. W dniu 2.11.1992 r. odbył się oblot samolotu A 330-300 napędzanego silnikami General Electric CF6-80E1A2. Oblot maszyny wersji A 330-200, również wyposażonej w tego typu silniki odbył się w 1997 r. A 330-200 wszedł do eksploatacji w 1998 r. Od r. 1994, dzięki spełnieniu wymagań ETOPS 180, samoloty A 330 obsługiwały połączenia transatlantyckie.

Planowano również opracowanie wersji o zwiększonym udźwigu, pierwotnie oznaczonej jako A 33O-300X, ostatecznie nazwanej A 33O-30OHGW. Konstrukcja tego samolotu miała składać się ze wzmocnionych skrzydeł wersji A 330-200 i kadłuba A 330-300. Maszyna miała pomieścić 335 pasażerów.

Do października 2000 r. zamówiono 309 egz. A 330 wszystkich wersji, z których dostarczono 164 samoloty. Samoloty A 310 były używane przez wiele linii lotniczych z całego świata, m.in.: Emirates, Korean Air, Northwest Airlines, Corsair, Airtours, Malaysia Airlines.

Na bazie samolotu A 330 opracowano wielozadaniowy samolot transportowy-latający zbiornikowiec A 330 MRTT (Multi-Role Tanker Transport) dla lotnictwa wojskowego. Samoloty tej wersji zostały zamówione przez lotnictwo wojskowe:
- Arabii Saudyjskiej- 6 egz. zostało zamówionych w latach 2008-2009. Ich dostawy mają rozpocząć się w 2011 r.,
- Australii- 5 egz.,
- Indii- zamówiono 6 egz., jednak w 2009 r. kontrakt na ich dostawę nie był jeszcze podpisany,
- USA- Departament Obrony USA rozpoczął realizację programu KC-X, który zakładał zakup 179 latających cystern, które miały zastąpić najstarsze Boeingi KC-135. Początkowo zamierzano wyleasingować samoloty na bazie modelu Boeing 767, jednak po skandalu korupcyjnym umowa została anulowana. Do konkursu przystąpił wówczas Boeing, oferujący tankowiec bazujący na zmodyfikowanym płatowcu cywilnego modelu Boeing 767 oraz konsorcjum Airbus- Northrop-Grumman, oferujące maszynę na bazie płatowca modelu Airbus A 330. W wyniku decyzji ogłoszonej 29.02.2008 r. zwycięzcą uznano ofertę europejsko-amerykańską, co spowodowało natychmiastową skargę Boeinga. Po jej uznaniu, 19.06.2008 r. rozpoczęto przygotowywania do ponownego konkursu, który jednak został zawieszony 10.09.2008 r.
- Wielkiej Brytanii- 14 egz. Samoloty będą stanowić własność konsorcjum Air Tanker, które otrzymało wieloletni kontrakt na wykonywanie usług na rzecz RAF. Pierwszy samolot został oblatany 4.06.2009 r. Dostawy pierwszych A 330 MRTT dla RAF miały rozpocząć się w 2011 r.,
- Zjednoczone Emiraty Arabskie- 3 egz.

W Polsce.

W latach 1980-1983 w firmie Airbus Industrie w Tuluzie pracował pracował inż Tadeusz Karol Szlenkier, w czasie II wojny światowej pilot Polskich Sił Powietrznych w Wielkiej Brytanii. Zajmował stanowisko główny szef rozwoju technicznego firmy. Uczestniczył w pracach przy projektach maszyn pasażerskich Airbus A 320, Airbus A 330 i Airbus A 340. Wdrażał też nowe technologie do procesu produkcyjnego w swej firmie.

Od 1999 r. w PZL Świdnik były produkowane mechanizmy zamykania i kinematyki drzwi dla samolotów rodziny Airbus A 330/Airbus A 340 oraz zespoły kompozytowe i klejone dla tych samolotów. Również zakłady Airbus Military EADS PZL Warszawa- Okęcie podjęły produkcję elementów do samolotów Airbus A 330 i A 340.

W 2004 r. samolot Airbus A 330-200 był proponowany Polskim Liniom Lotniczym ”Lot” jako następca samolotów Boeing 767. Ostatecznie został jednak wybrany samolot konkurencyjny- Boeing 787 ”Dreamliner”.

Na początku lat 2000-nych Polska należała do grupy inicjatywnej NATO AAR, która planowała wielonarodowy leasing do 10 tankowców powietrznych. W czerwcu 2004 r. NATO miało zdecydować o kształcie tego leasingu. W skład grupy inicjatywnej kierowanej przez Hiszpanię wchodziły takie kraje jak: Dania, Węgry, Luksemburg, Norwegia i Portugalia. Włochy i Turcja planowały wspierać inicjatywę poprzez użycie swoich aktualnych flot tego rodzaju samolotów. Inicjatywa NATO AAR była również otwarta dla innych państw. NATO planowało rozesłać prośby o propozycje do firm Boeing (ma zaoferować samolot Boeing KC-767), EADS (rozważane były samoloty Airbus A 310 lub Airbus A 330-200) i Israel Aircraft Industries (oferował używane samoloty Boeing 767-200).

Jeden samolot Airbus A 330 użytkowany był w maju i czerwcu 2013 r. przez Polskie Linie Lotnicze "Lot". Wykonywał loty do Chicago i Nowego Jorku. Samolot leasingowany od HiFly.

Konstrukcja:
Załoga- 2 osoby, pasażerów: A 330-200- max 406, A 330-300- max 440.

Napęd- 2 silniki turbowentylatorowe General Electric CF6-80E1A2 o ciągu 300 kN albo Pratt & Whitney PW 4164 lub Pratt & Whitney PW 4168 oraz Rolls-Royce ”Trent 772” lub ”Trent 775” o ciągu 334,3 kN.

Dane techniczne A 330-200 (wg [6]):
Rozpiętość- 60,3 m, długość- 59,0 m, wysokość- 17,9 m.
Masa własna- 120 500 kg, masa użyteczna max (płatna)- 47500 kg, masa startowa max- 230 000 kg.
Prędkość przelotowa- 837 km/h, zasięg max- 12000 km.

Dane techniczne A 330-300 (wg [6]):
Rozpiętość- 60,3 m, długość- 63,7 m, wysokość- 16,8 m.
Masa własna- 123 100 kg, masa użyteczna max (płatna)- 49900 kg, masa startowa max- 230 000 kg.
Prędkość przelotowa- 837 km/h, zasięg max- 10200 km.