Los Angeles est la métropole qui possède le plus d'aéroports au monde. L'Aéroport international de Los Angeles, le principal aéroport de la ville, se place au 5e rang mondial avec environ 60 millions de passagers qui y transitent chaque année ; en 2006 y ont transité 61 millions de voyageurs et 2 millions de tonnes de cargo. Il est choisi par la plupart des visiteurs internationaux. Lorsque les voyageurs arrivent, de nuit, vers cet aéroport en venant de l'est, ils survolent durant environ trente minutes les lumières du Grand Los Angeles, l'agglomération de la ville s'étendant sur plus de 200 km de Ventura à San Bernardino. Les autres aéoports notables sont l'aéroport international d'Ontario (qui dessert le Inland Empire), l'aéroport Bob Hope (ancien Aéroport de Burbank, qui dessert les vallées de San Fernando et San Gabriel), l'aéroport municipal de Long Beach et l'aéroport international John Wayne (pour le comté d'Orange). Los Angeles World Airports, un departemement de la municipalité de Los Angeles, est chargé d'administrer ceux de Los Angeles (LAX), Ontario (ONT), Van Nuys (VNY) et Palmdale Regional (PMD). Le Van Nuys Airport est le troisième aéroport d'aviation générale au monde.
Le trafic routier, mais aussi tous les autres trafics polluants, provoquent une pollution atmosphérique importante à Los Angeles. Les régions les plus touchées sont la Vallée de San Fernando et le Bassin de Los Angeles, dont les configurations géographiques accentuent le phénomène de smog.