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Créée le 30 mai 1924. Elle est la première compagnie aérienne agricole jusqu'en 1929. Elle se concentre ensuite sur le transport de passagers.
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En 1953, elle fusionne avec Chicago Airlines et Southeast Airlines.
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En 1972, elle fusionne avec Northeast Airlines.
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En 1978, elle fusionne avec Western Airlines.
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Le 22 juin 2000, elle participe à la fondation de l'alliance SkyTeam avec Air France, Korean Air et Aeromexico.
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Signature d'un accord de coopération avec Northwest Airlines et Continental Airlines.
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Septembre 2004, Delta annonce un vaste plan de restructuration prévoyant le départ de 6 900 salariés, à compter du 1 janvier 2005, avec l'espoir d'économiser 5 milliards de dollars américains d'ici deux ans. Delta Air Lines emploie actuellement quelque 60 000 personnes. Depuis le 11 septembre 2001, la compagnie a déjà dû supprimer environ 16 000 emplois.
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Le 15 septembre 2005, la compagnie se met sous la protection de l'article 11, se déclarant ainsi en quasi-faillite.
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Le 30 avril 2007, Delta sort formellement du régime américain des faillites après une restructuration réussie de 19 mois, avec un an d'avance sur le plan d'économies initial.
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Le 14 avril 2008, les conseils d’administration de Delta Air Lines (3 compagnie aérienne américaine en 2007) et de Northwest Airlines (alors 5 compagnie américaine) ont approuvé la fusion des deux groupes sous le nom de Delta qui aura la 1 place mondiale du transport aérien en termes de trafic et contrôlera 25 % du marché américain. Son chiffre d'affaires annuel dépassera 35 milliards de dollars, pour 800 avions et 75 000 salariés.
Le 1 février 2010, Delta Air Lines a annoncé avoir terminé l'intégration de Northwest Airlines dans son groupe. Le dernier vol sous le code de Northwest Airlines a eu lieu le 30 janvier; NW2470 reliait Los Angeles à Las Vegas.
Delta Air Lines, Inc. fournit du transport aérien, passager et fret, aux États-Unis et dans le monde. Au 1 novembre 2004, Delta (en incluant ses participations à 100 % comme Atlantic Southeast Airlines, Inc. et Comair Inc.) dessert 211 villes américaines dans 46 États, le District de Columbia, Porto Rico et les îles Vierges américaines ainsi que 51 villes à l'étranger dans 33 pays. Delta en service intérieur et international, Song®, Delta Shuttle®, Delta Connection®, Delta SkyTeam® ainsi que ses partenaires à travers le monde effectuent chaque jour 7 615 vols vers 496 aéroports dans 88 pays. Delta dessert les aéroports français de Roissy-Charles-de-Gaulle, Lyon Saint-Exupéry et Nice Côte d'Azur. Les vols pour la France partent d'Atlanta, New York, Salt Lake City, CIncinnati, Memphis, Minneapolis-St Paul, Raleigh-Durham, et Pittsburgh Pennsylvanie. Nouveautés été 2008 : Delta dessert Paris en quotidien et en direct depuis le hub de salt Lake City ; lyon St-Exupéry est au programme aussi depuis New York JFK. Delta vol aux autres pays et villes francophones: Québec et Montréal au Canada, Bruxelles en Belgique, Zurich en Suisse, et Dakar au Sénégal.
Delta, dont le siège est à Atlanta, est régie par les lois du Delaware.