Die Fluggesellschaft wurde im Jahr 2005 gegründet und schloss ihr erstes Zertifizierungsverfahren im April 2006 ab, Im April 2006 wurde ihr von der portugiesischen Zivilluftfahrtbehörde ANAC ein Luftverkehrsbetreiberzeugnis ausgestellt. Seit dem Erhalt des Luftverkehrsbetreiberzeugnisses hat das Unternehmen alle gesetzlich vorgeschriebenen EU-OPS (Vorschriften zur Festlegung von Mindestsicherheitsstandards und damit zusammenhängenden Verfahren für die gewerbliche Passagier- und Frachtluftfahrt mit festen Flügeln) und die Zulassungen der Europäischen Agentur für Flugsicherheit (EASA) erhalten. Außerdem erhielt sie im September 2011 die IATA-Zertifizierung für das Betriebssicherheitsaudit (IOSA).
Das erste Flugzeug von Hi Fly war ein Airbus A330-300, der zuvor von Air Luxor betrieben wurde (das sich im Besitz derselben Familie befand, die jetzt Eigentümer von Hi Fly ist, bevor es verkauft und stillgelegt wurde). Das Flugzeug war bis Ende 2013 bei der Luftstreitkraft der belgischen Streitkräfte unter Vertrag. Im Jahr 2008 kamen zwei A310-300 hinzu, die an Oman Air verleast wurden und die ersten Langstrecken der Fluggesellschaft (nach London/Heathrow und Bangkok) flogen.
In den Jahren 2008 und 2009 wurden dann neue Flugzeuge von Airbus geliefert: eine A330-200 und zwei A340-500, wobei letztere etwa fünf Jahre lang im Auftrag von Arik Air in Nigeria auf der Strecke zwischen Lagos und New York/John F. Kennedy eingesetzt und in deren Farben lackiert wurden, bis Hi Fly die Flugzeuge im Frühjahr 2015 wieder in Besitz nahm. Seitdem wurden auch weitere A330 und A340 beschafft, darunter vier im Jahr 2013. Im Februar 2014 kam das erste Schmalrumpfflugzeug von Hi Fly hinzu, ein A321-200, der an die belgische Armee als Ersatz für den früheren A330-300 verleast wurde.
Anfang März 2013 wurde Hi Fly Malta als maltesische Tochtergesellschaft von Hi Fly gegründet, die eine Flotte von Airbus A340-600 betreibt; diese Abteilung beherbergt nun ein Paar A340-300.
Der Hauptsitz von Hi Fly befindet sich im Stadtzentrum von Lissabon. Dort befinden sich alle Büros des Unternehmens sowie Abteilungen für Flug- und Bodenbetrieb, Technik und Wartung, Sicherheit, Handel, Finanzen, Verwaltung und Qualitätskontrolle. Außerdem gibt es Schulungsräume für die Flug- und Kabinenbesatzung. Am Flughafen Lissabon gibt es einen Wartungshangar, der von MESA, einer Tochtergesellschaft der Gruppe, betrieben wird.
Im Mai 2015 kündigte die saudi-arabische Fluggesellschaft Saudia mit sofortiger Wirkung einen langfristigen Leasingvertrag mit Hi Fly über zwei Airbus A330, nachdem einer von ihnen am Ben-Gurion-Flughafen in Israel in voller Saudia-Bemalung gesehen worden war. Israelischen Medienberichten zufolge wurde der A330 gemäß dem Vertrag mit Hi Fly bei der MRO-Abteilung von Israel Aerospace Industries, Bedek, einer Routinewartung unterzogen. Arab News berichtete jedoch, dass die Saudis, obwohl das Flugzeug zu diesem Zeitpunkt nicht im kommerziellen Verkehr für Saudia eingesetzt wurde, behaupteten, Hi Fly habe gegen die Vertragsbedingungen verstoßen, indem es den Jet in ein Land schickte, zu dem Saudi-Arabien keine offiziellen diplomatischen Beziehungen unterhält. Daraufhin gab Hi Fly das Flugzeug zusammen mit den übrigen A330-300 an seinen Leasinggeber zurück.
Hi Fly testet, ob es seinen Passagieren kompostierbare Materialien für Speisen und Getränke anstelle von Einwegplastik servieren kann. Ein Flug im Dezember 2018 war der erste ohne Einwegbecher, -besteck und -behälter.
Am 29. Juni 2019 ließ ein A340 der Hi-Fly-Airlines, der zum Flughafen Orlando zurückkehrte, seinen Treibstoff auf über 84 % der Landebahn des Flughafens ab. Das Flugzeug hatte Probleme mit der Hydraulik und war gezwungen, umzukehren. Es war nicht klar, warum der Pilot den Treibstoff auf der Landebahn abgelassen hatte.