卢森堡国际货运航空（Cargolux Airlines International S.A.）成立于1970年3月4日，是一家总部位于卢森堡的货运航空公司。公司采用双枢纽战略，欧美枢纽位于卢森堡芬德尔国际机场，亚太枢纽位于郑州新郑国际机场。卢森堡货航在欧洲是最大的定期全货运航空公司，同时也是世界上最大的定期全货运航空公司之一。公司还拥有子公司卢森堡货航意大利公司（Cargolux Italia）。2014年1月河南民航发展投资集团有限公司（简称河南航投）收购卢森堡货运航空公司35%的股权。多年来，创新的概念和对质量不变的追求让卢森堡货航赢得诸多奖项，包括连续四年获得“最佳全货运航空公司”奖。卢森堡货航还是欧洲航空公司协会（AEA）和国际航空运输协会（IATA）会员。

1970年3月4日，冰岛航空公司（Loftleiðir）、萨伦船运公司（Salén Shipping Company）、卢森堡航空公司和一些个人公司成立了卢森堡国际货运航空公司。凭借有限的员工和无限的希望，卢森堡货航开始在世界各地运营商业全货包机。

萨伦船运公司曾与一些斯堪的纳维亚半岛的船舶拥有者一起参与了航空货运业务的研究。但这并没有为萨伦公司提供任何学习的方向，所以公司开始用实际的探索行动来取代单纯的研究学习。公司最初的想法是在周末从加那利群岛空运新鲜的果蔬到瑞典游客的手中。冰岛航空拥有5架剩余的曾用于20世纪60年代北大西洋客运服务的庞巴迪公司CL-44飞机（最初设计为尾部可以摆动的货机）。当冰岛航空决定逐步淘汰CL-44飞机并引进DC-8飞机时，公司试图出售或者为CL-44飞机找到新的使用者。

萨伦公司和冰岛航空一致同意卢森堡非常适合作为卢森堡货航的总部，首先因为卢森堡位于欧洲的中心位置；其次是因为在1969年，卢森堡当局已经表示过对于建立一个全货运航空公司的兴趣。在卢森堡航空的参与下，有关会议开始协商建立一个全货运航空公司。

在此背景下，冰岛航空决定将第一架CL-44飞机改装回货运配置，开始操作点对点模式，并于1969年从卢森堡包租航班。1970年1月初，萨伦公司和冰岛航空合资成立新公司，定名为“Saloft”。萨伦公司逐步从冰岛航空手中购买半数的CL-44飞机然后将其租用给卢森堡货航，后来转变为租用—购买模式。

1973年，卢森堡国际货运航空已经拥有五架CL-44货机，并通过收购道格拉斯DC-8货机迈入了喷气时代。1974年，Loftleiðir和卢森堡国际货运航空合并了它们的维护和工程部门，到1975年，卢森堡国际货运航空拥有了包括中央办公室和两个机库在内的新设施。1978年，CL-44货机开始退役，卢森堡国际货运航空订购了第一批波音747货机。同年，它还开始飞往亚洲其他地方，以及美国。1979年，公司交付了第一批波音747货机，标志着公司成立的第一个十年的结束。1982年，中航集团成为第一家与卢森堡国际货运航空签署战略联盟的航空公司。1983年，该公司引入了CHAMP（货物处理和管理规划）计算机系统，并开始为朝觐活动进行包机客运航班。1984年，该公司退役了最后一架道格拉斯DC-8货机，并增加了第三架波音747货机。1987年，德国汉莎航空股份公司购买了该航空公司24.5%的股份，而卢森堡国家航空公司将其股份增加到24.53%。1988年，Lion Air成立，这是一家由卢森堡国际货运航空和卢森堡国家航空公司共同成立的包机客运航空公司，但该尝试并不成功，Lion Air很快就倒闭了。1990年代，卢森堡国际货运航空以良好的财务状况度过，1990年增加了两架波音747货机，而1993年又有三架波音747-400F货机抵达卢森堡。1995年，卢森堡国际货运航空举办了为期一年的25周年庆典，并任命Heiner Wilkens为首席执行官和总裁。1997年，卢森堡国家航空公司将其股份增加到34%，而同年9月，德国汉莎航空股份公司将其24.5%的股份出售给Sair Logistics；瑞士航空货运与卢森堡公司达成了合作协议。次年，Sair Logistics将其股份增加到33%。到1999年，卢森堡国际货运航空的机队规模已经达到两位数，拥有10架波音747货机。2000年，该公司开通了飞往韩国首尔的航线，而2001年，Wilkens决定辞去航空公司的总裁和首席执行官职务。2010年10月，卢森堡国际货运航空首席执行官Ulrich Ogiermann因涉嫌操纵价格而被起诉；在认罪后，他被判处13个月联邦监狱。同年11月，卢森堡国际货运航空因价格操纵被欧洲委员会处以罚款。2011年9月8日，卡塔尔航空公司购买了该公司35%的股份，成为继卢森堡国家航空公司（43.4%）之后的第二大股东。2012年11月，卡塔尔航空宣布计划出售其股份，原因是与其他主要股东存在战略分歧。卡塔尔航空将其股份出售给卢森堡政府，后者又将该股份出售给中国公司河南民航发展投资公司，于2014年。作为协议的一部分，卢森堡国际货运航空开通了从卢森堡到河南郑州的航线。2017年，卢森堡国际货运航空与河南民航发展投资公司合资成立了河南货运航空公司，并持有该公司25%的股份。2011年9月17日，卢森堡国际货运航空宣布，由于“波音公司与[该航空公司]之间存在未解决的合同问题”，将不接收其订购的前两架波音7478F货机，原定交付时间在几天内。当地时间2022年10月12日，波音公司与卢森堡货运航空公司（Cargolux）敲定10架波音777-8货机采购订单，后者还拥有加购6架的选择权。

卢森堡国际货运航空公司（以下简称卢森堡货航）是欧洲最大的全货运航空公司，公司拥有现代化的波音747-8F和波音747-400F货机，航线覆盖全球90个目的地，在全球50余个国家拥有超过85家办事处。公司的股东包括卢森堡航空公司（Luxair）（35.1%）、河南民航发展投资集团有限公司（HNCA）（35%）、卢森堡国家储蓄银行（BCEE）（10.91%）、标准核顾问有限公司（SNCI）（10.67%）以及卢森堡州政府（8.32%）。

2006年1月25日，卢森堡中国国航有限公司执行CV798/799货运航班的LX-TCV号波音747-4R7F型货机在上海上海浦东国际机场进行过站勤务保障时，由于地面服务人员工作失误，飞机前起落架突然收起，导致机头和发动机触地。事故没有造成人员伤亡。

2023年5月20日，卢森堡国际货运航空公司通报，一架波音747货机在卢森堡机场紧急降落。此外，卢森堡国际货运航空在其历史上还经历了其他几起事故。1970年12月2日，一架加拿大庞巴迪公司CL-44J（注册号TF-LLG）在达卡逼近时发生控制锁定系统故障坠毁，机上四名机组成员和地面三人遇难。2010年1月21日，一架波音747-400F（注册号LX-OCV）在低能见度程序下触及仍停留在活动跑道上的维护车辆的顶部，事故中有一名轻伤者，无人死亡。2017年3月30日，一架波音7478F（注册号LX-VCF）执行775航班抵达苏格兰格拉斯哥附近的普雷斯特威克机场，搭载了来自得克萨斯州休斯敦的贝尔412EP直升机，直升机在货舱内泄漏燃油，据称泄漏量超过300升，造成了重大损坏。2021年6月19日，一架波音747-8F（注册号LX-VCE）在奥黑尔国际机场与中国西南航空公司波音737-700（注册号N218WN）的机翼发生碰撞，747遭到轻微损坏，而737的机翼翼尖折断。2023年4月15日，一架波音747-400F（注册号LX-ECV）在卢森堡芬德尔国际机场着陆时，一台发动机在地面上受损，飞机进行了再次起飞，并成功安全着陆。2023年5月14日，一架波音747-400F（注册号LX-OCV）执行飞往芝加哥奥黑尔的航班，在起飞时机组无法收起起落架，不得不进行紧急着陆；在着陆时，右主起落架与飞机分离，机场关闭了数小时。

截至2021年2月，卢森堡国际货运航空共运营30架货机，平均机龄12.3年。截至2018年，卢森堡国际货运航空覆盖了90个目的地，其中70个目的地通过定期全货运航班提供服务。截至2021年9月，卢森堡国际货运航空运营着全部波音747货机机队。