La compagnie exploite quatre Boeing 787-9 portant le nom de Fakarava, Tupaia, Bora-Bora et Tetiaroa. Ils sont nommées en hommage à trois îles ou atolls de Polynésie française, ainsi qu'au navigateur polynésien du XVIIIe siècle.
| Appareils | En service | Commandes | Passagers | Remarques | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Y+ | Y | Total | ||||
| Boeing 787-9 | 4 | — | 30 | 32 | 232 | 294 | F-OMUA et F-ONUI loués à ALC |
| Total | 4 | 0 | |||||
En 1998, Air Tahiti Nui loue son premier appareil auprès d'Airbus : un A340-200 immatriculé F-OITN et baptisé Bora-Bora mis en service en 1993 et ayant effectué ses premiers vols aux couleurs d'Air France.
Entre décembre 2001 et janvier 2002, la compagnie réceptionne deux A340-300 : le F-OJGF baptisé Mangareva et le F-OJTN baptisé Bora-Bora, ce dernier étant loué à ILFC.
Le 27 décembre 2002, la compagnie reçoit deux autres A340-300 : le F-OSEA baptisé Rangiroa et le F-OSUN baptisé Moorea. L'A340-200 quitte la compagnie en mai 2003 et rejoint la compagnie réunionnaise Air Bourbon. En juin 2005, un cinquième A340-300 rejoint ATN : le F-OLOV baptisé Nuku-Hiva. Il sera présent en statique pendant le salon du Bourget 2005 avant de rejoindre la Polynésie.
L'appareil portant le nom de Bora-Bora effectue son dernier vol commercial le 22 novembre 2018 entre Paris et Los Angeles avant de s'envoler le 7 décembre 2018 pour San Bernardino pour être restitué au loueur AerCap. Le 16 février 2019, Nuku-Hiva quitte la Polynésie française afin de prendre sa retraite en Espagne. Le 21 juin 2019, le Bora-Bora immatriculé F-OVAA, se pose pour la première fois sur le territoire tahitien, après une brève représentation au salon du Bourget, laissant le Moorea (F-OSUN) prendre sa retraite. Le dernier Dreamliner nommé Tetiaroa touche le sol polynésien le 9 août 2019, venant terminer la livraison des quatre appareils commandés.
Le 24 septembre 2019, les deux derniers Airbus A340-300 de la compagnie (F-OSEA Rangiroa et F-OJGF Mangereva) sortent de la flotte. Les deux appareils sont stockés au Pinal Airpark en vue d'être démontés ou éventuellement être réutilisés par une autre compagnie.