Точкой отсчета в истории военно-транспортной авиации России считают 1 июня 1931 года. В этот день в составе Ленинградского военного округа РККА был сформирован опытный воздушно-десантный отряд для обеспечения высадки или выброски десантных частей, а также перевозки вооружения, продовольствия, материально-технической части и других грузов. Это подразделение послужило прообразом для создания ВТА в ее современном виде.
Изначально для выполнения задач военно-транспортной авиации использовались специально переоборудованные военные и гражданские самолеты, а самой ВТА как отдельного подразделения ВВС еще не существовало. В годы Великой Отечественной войны, например, для перевозок личного состава и вооружения, высадки десантов, снабжения партизанских отрядов и эвакуации больных и раненых использовались пассажирские и грузовые самолеты, а также бомбардировщики. За годы войны более 1,7 млн самолетовылетов (более 30% от общего количества) пришлось на решение транспортно-десантных задач.
В 1946 в составе Военно-десантных войск была создана десантно-транспортная авиация, в состав которой вошли пять авиационных дивизий. Три года спустя ее преобразовали в транспортно-десантную авиацию. В 1955 году транспортно-десантную авиацию вывели из состава ВДВ и преобразовали в род ВВС.
В 1950-е годы в СССР также началась разработка новых военно-транспортных самолетов — Ан-8 и Ан-12. Они были оснащены турбовинтовыми двигателями и грузовыми люками в хвостовой части, которые можно было открыть в полете. По сравнению с самолетами первого поколения их грузоподъемность была выше в 3-5 раз. В 1967 самолетный парк военно-транспортной авиации пополнили самолеты Ан-22 «Антей», а в 1974 — Ил-26, которые к середине 1980-х составили основу ВТА благодаря своей универсальности.
После распада СССР подразделения ВТА на территории бывших союзных республик перешли под юрисдикцию соответствующих вооруженных сил, а военно-транспортная авиация России унаследовала авиационный парк, аэродромы и авиационные заводы, которые находились на территории РСФСР. С 2015 года ВТА входит в состав Военно-космических сил РФ. В том же году ее командование было признано самым эффективным в составе ВКС.
ВТА России имеет четырехрядную структуру: легкие военно-транспортные самолеты с полезной нагрузкой 6 тонн (Ан-26), средние военно-транспортные самолеты с полезной нагрузкой 20 тонн (Ан-12), тяжелые военно-транспортные самолеты с полезной нагрузкой 60 тонн (Ил-76) и сверхтяжелые военно-транспортные самолеты без жестко определенной полезной нагрузки (Ан-124).
ВТА выполняет широкий спектр задач, от доставки боеприпасов и вооружения и десантирования частей ВДВ до эвакуации раненых и участия в миротворческих операциях и ликвидации последствий стихийных бедствий.