Về kết nối hàng không, có hai sân bay phục vụ Kuala Lumpur. Sân bay chính là sân bay quốc tế Kuala Lumpur (KLIA) tại Sepang thuộc bang Selangor, nơi này cũng là trung tâm hàng không của Malaysia, nằm cách thành phố khoảng 50 kilômét (31 mi) về phía nam. Sân bay còn lại là sân bay Sultan Abdul Aziz Shah, cũng được gọi là Subang Skypark và giữ vai trò là cổng vào quốc tế chính của Kuala Lumpur từ năm 1965 đến khi KLIA mở cửa vào năm 1998. KLIA kết nối thành phố thông qua các chuyến bay thẳng đến các địa điểm tại sáu lục địa trên thế giới, và là trung tâm chính của hãng hàng không quốc gia Malaysia Airlines và hãng hàng không giá rẻ AirAsia. Có thể tiếp cận KLIA khi đi bằng tàu cao tốc KLIA Ekspres từ ga Trung tâm Kuala Lumpur, thời gian mất 28 phút, trong khi đi bằng ô tô hay xe buýt trên xa lộ sẽ mất khoảng một giờ. Các chuyến bay của Air Asia không qua nhà ga sân bay chính của KLIA mà qua Nhà ga hàng không giá rẻ. Tính đến năm 2007, sân bay Sultan Abdul Aziz Shah chỉ được sử dụng cho các chuyến bay hợp đồng và máy bay động cơ tuốc bin cánh quạt của các hãng hàng không như Firefly và Berjaya Air.