2014年7月14日，空客正式宣布推出A330双通道客机的改进型A330neo。A330neo将安装罗尔斯罗伊斯公司生产的新型遄达7000发动机，同时进行气动性能的改进以及客舱等方面的优化。A330neo可以降低14%的单座燃油消耗，航程也将增加400海里（740公里）。

经过空中客车集团董事会的集体决议，空中客车公司决定推出A330-800neo和A330-900neo两款飞机以进一步完善宽体飞机家族。相比现款A330，A330-800neo和A330-900neo将安装由罗尔斯·罗伊斯公司生产的新型遄达7000发动机，同时进行气动性能改进以及引入新的客舱技术。继承A330系列飞机无可匹敌的经济性、多功能性以及极高的可靠性，A330neo可以降低14%的单座燃油消耗，是2014年市场上运营成本最低的中程宽体客机。除了燃油效率提升以外，A330neo的航程也将增加400海里（740公里），同时所有运营商都将享受到空客飞机家族极高通用性所带来的诸多优势。空客A330neo系列飞机将从2017年第四季度开始交付。

7月14日，2014年范堡罗航展的第一天，紧随空中客车公司推出A330neo的决定之后，总部位于美国洛杉矶的航空租赁公司(Air Lease Corporation，ALC)与空中客车公司签署谅解备忘录，订购25架A330-900neo飞机，成为A330neo的第一家启动客户。与此同时，ALC还向空中客车公司确认订购60架A321neo飞机。

纽约时间2023年8月7日，渤海租赁控股子公司Avolon与空客签署飞机采购协议，Avolon拟向空客采购20架A330NEO系列飞机，该20架飞机将于2025年至2028年间陆续交付。

2024年2月21日，星宇航空在新加坡航展表示，该公司已经订购了三架空客A330neo客机和五架空客A350货机。

2024年2月21日，知情人士透露，空客公司即将达成一项临时协议，向越南廉航越捷航空出售约20架A330neo宽体客机。

2024年7月23日，维珍航空在范堡罗国际航展上宣布，该公司同意再购买7架空中客车A330-900飞机。

2024年12月2日，据空中客车消息，马来西亚国际航空公司母公司马来西亚航空集团（MAG）日前接收其首架A330neo飞机。据马来西亚媒体报道，马来西亚航空公司引入一架空中客车新机型A330neo客机首飞没多久，因技术问题停飞。马航已确定它存在3个技术问题，原因是工厂生产质量和交付水平存在问题。

2024年11月5日，第七届中国国际进口博览会在国家会展中心（上海）开幕，空中客车公司展出A220、A330neo和A350等三款新一代民机模型及空客可持续发展路径图。