Nach der Unabhängigkeitserklärung des Staates Estland im Jahr 1990 nahm diese Fluggesellschaft bereits 1991 ihren Flugbetrieb auf. Der Sitz und Heimatflughafen des Unternehmens, welches 2015 den Flugbetrieb endgültig einstellte, befanden sich in Tallinn. Für alle Flüge von Estonian Air wurden bis dahin der IATA-Code OV, der ICAO-Code ELL und das Rufzeichen ESTONIAN genutzt. Die Flotte des Unternehmens bestand aus insgesamt acht Flugzeugen der Typen Bombardier CRJ900, Embraer 170 und Saab 340B.
Die Flüge von Estonian Air finden seit 2015 nicht mehr statt, weil die Europäische Kommission die Unterstützung des staatlichen Unternehmens durch Zahlungen in Höhe von 40 Millionen Euro als Verstoß gegen das geltende Wettbewerbsrecht eingestuft hat. Inzwischen hat eine neu gegründete staatliche Fluggesellschaft unter dem Namen Nordic Aviation einige Verbindungen ab Tallinn wieder aufgenommen.
Ziele, die per Flug mit Estonian Air von Tallinn aus erreichbar waren, sind: Hannover, London, Riga, St. Petersburg, München, Berlin, Wien, Vilnius, Mailand, Örebro, Antalya, Trondheim, Oslo, Stockholm, Nizza, Kopenhagen, Moskau, Kiew, Paris, Amsterdam und Brüssel. Das angebotene Vielfliegerprogramm war unter dem Namen SAS EuroBonus bekannt. Kooperationen der Fluggesellschaft bestanden durch einen Wetlease-Vertrag mit Air Lituanica und mit Codesharing-Partnern wie Singapore Airlines, KLM, Scandinavian Airlines, Brussels Airlines, Aeroflot und Air China. Das Unternehmen erwirtschaftete im Jahr vor seiner Auflösung (2014) einen Umsatz von knapp 70 Millionen Euro und einen Verlust von mehr als 10 Millionen Euro. Ein Flug mit Estonian Air wurde häufig auch von den Politikern des kleinen europäischen Landes genutzt, um an wichtigen Konferenzen und Besprechungen auf europäischer Ebene teilzunehmen.