Willem-Alexander behaalde in 1985 het brevet Privévlieger tweede klasse en in 1987 het vliegbewijs B-3; tijdens zijn studententijd haalde hij ook het theoretisch B1/B2, aldus het Koninklijk Huis1. Hij leerde vliegen nadat hij in 1985 zijn Internationaal Baccalaureaat had gehaald aan het United World College of the Atlantic in Wales4. Op 2 juli 2025 vierde de koning dat hij veertig jaar piloot was; het Koninklijk Huis deelde daarbij foto's uit de cockpit, meldde Tubantia5. In 1989 behaalde hij de aantekening op het beroepsbrevet die nodig is om een zwaar meermotorig vliegtuig te mogen vliegen1. Na zijn afstuderen in 1993 behaalde hij zijn groot militair vliegbrevet bij het 334 Transportsquadron van de Koninklijke Luchtmacht4. Het groot militair vliegbrevet werd hem in 1994 uitgereikt door zijn grootvader, prins Bernhard; sinds 2001 heeft hij het ATPL1.

In een interview met De Telegraaf, gepubliceerd op 17 mei 2017, maakte de koning bekend dat hij al 21 jaar gastvlieger was bij KLM Cityhopper, en daarvoor bij Martinair3. Twee keer per maand vloog hij als co-piloot van een Fokker 70 passagiers die meestal niet wisten dat de koning in de cockpit zat3. Op 16 mei 2017 vloog hij met gezagvoerder Maarten Putman voor het laatst voor KLM Cityhopper, op en neer naar het Noorse Stavanger3. Putman zei tegen De Telegraaf: "Maar als we ons KLM-uniform aantrekken, ben ik de gezagvoerder en is de koning de co-piloot."3. Volgens Putman is de koning, voor de relatief weinig vlieguren die hij maakt, "altijd heel scherp" en zitten de procedures er goed in, meldde RTL Nieuws11. Het gastvliegerschap bij KLM is volgens het Koninklijk Huis een onbezoldigde functie12. Hij vliegt als gastvlieger om zijn vlieguren bij te houden; tot medio 2017 kon dat op het regeringsvliegtuig PH-KBX en op een Fokker 70 uit de reguliere vloot1. Volgens DutchNews zei de koning in 2017 dat de vluchten hem helpen aan de 150 vlieguren per jaar te komen die hij moet maken13. De Rijksvoorlichtingsdienst noemt het gastvliegerschap van de koning voor KLM een privékwestie14.

Op 18 mei 2016 bevestigde de RVD dat de koning medio 2017 een opleiding zou beginnen om met een Boeing 737 te vliegen7. De reden: KLM stopte met de Fokker 70, en als gastvlieger kon hij volgens de koning alleen doorgaan op de Embraer of de 737, omdat de andere KLM-toestellen langere vluchten met overnachtingen maken3. Hij liet zich medio 2017 omscholen naar de Boeing 737 en behaalde dat brevet in juni 2017; het besluit om te omscholen viel volgens het Koninklijk Huis vóór de aanbesteding van het nieuwe regeringsvliegtuig en stond daar los van1. Op 24 november 2021 vloog hij als co-piloot supporters van Feyenoord naar Praag; de passagiers ontdekten pas op het vliegveld wie er in de cockpit had gezeten14. Bij zijn laatste vlucht op de 737 in maart 2026 zei hij op Instagram: "Door de jaren heen hebben we zo veel passagiers van A naar B gebracht met de 737. Deze mix van mensen en momenten maakte het vliegen bijzonder."15. Hij noemde onder meer vluchten met supporters van Feyenoord en AZ naar Praag voor de Europa League, met kinderen naar Lapland en vakantievluchten naar Ibiza en Malaga15.

Op 27 april 2025 werd de koning 58, de officiële pensioenleeftijd van een KLM-vlieger; de RVD bevestigde dat hij niet wilde stoppen en zich wilde laten omscholen tot Airbusvlieger9. Hij zou daarbij wachten tot er genoeg KLM-vliegers waren opgeleid, zodat hij geen plek innam van een vlieger die KLM hard nodig heeft, liet de RVD weten9. Tijdens het staatsbezoek aan Kenia zei hij: "Ik mag tot mijn 65ste op mijn ATPL doorvliegen. Ik vlieg nog zolang ik kan, het mag, ik gezond ben en het leuk vind."5. Op 11 maart 2026 maakte hij zijn laatste lijnvlucht als gastvlieger op een KLM Boeing 737; KLM vervangt die toestellen door de Airbus A321neo en de koning liet zich omscholen voor dat type1. Het Koninklijk Huis meldde op Instagram: "Op 6 juni behaalde hij zijn typebevoegdheid en vandaag maakte hij zijn eerste vlucht." Dat was op dinsdag 16 juni 2026, op een Airbus A321neo van KLM2.

Het vorige regeringsvliegtuig, de Fokker 70 PH-KBX, vloog de koning regelmatig zelf; de letters stonden voor K van koningin en BX van Beatrix, schreef de NOS16. Op 4 april 2017 meldde de minister van Infrastructuur en Milieu aan de Tweede Kamer dat de onderhandelingen met Boeing waren afgerond over een Boeing 737 Business Jet als nieuw regeringsvliegtuig17. Boeing droeg de PH-GOV in juni 2019 over; het toestel biedt plaats aan 26 passagiers, staat op Schiphol en KLM levert de bemanning en doet het onderhoud8. De PH-GOV is niet van de koning: het toestel is eigendom van de staat en wordt vooral gebruikt door leden van het kabinet en hun delegaties18. Als co-piloot van de PH-GOV vloog hij onder meer in februari 2025 naar Estland, waar hij Nederlandse F-35's op vliegbasis Ämari bezocht19. Op 3 maart 2025 zat hij als copiloot in de cockpit van het regeringstoestel dat op Cyprus landde voor het staatsbezoek20. Ook bij het staatsbezoek aan Suriname eind november 2025 vloog hij het regeringstoestel als copiloot21. Volgens het AD vliegt hij vaak zelf naar buitenlandse bezoeken, maar zelden terug, omdat bij zijn taken als staatshoofd ook het uitbrengen van een toost hoort22. Op 7 mei 2026 vloog hij voor het laatst de PH-GOV, terug uit Venetië; de bemanning gaf hem een schildje met de staart van het toestel, een traditie voor vliegers die afscheid nemen van het regeringsvliegtuig23. Omdat de PH-GOV een Boeing 737 is, stopte hij na zijn omscholing naar Airbus ook als copiloot van het regeringstoestel, liet de RVD weten24.

Met zijn brevetten kon hij enige tijd in Kenia als vrijwilliger vliegen voor de medische hulporganisatie African Medical Research & Education Foundation (AMREF) en voor de Kenya Wildlife Service1. Volgens het Koninklijk Huis deed hij in 1989 enkele weken vrijwilligerswerk als piloot voor AMREF; in januari 2007 en november 2012 bezocht hij als Prins van Oranje projecten van AMREF Flying Doctors in Kenia6. Bij het staatsbezoek aan Kenia in maart 2025 zat de koning zelf in de cockpit van het regeringsvliegtuig dat in Nairobi landde10.

Na zijn dienstplicht bij de Koninklijke Marine diende hij bij de Koninklijke Landmacht en de Koninklijke Luchtmacht; zijn groot militair vliegbrevet haalde hij bij het 334 Transportsquadron4. Op 6 november 2019 nam hij op vliegbasis Leeuwarden plaats in de cockpit van een F-35A Lightning II, op de grond25. Op 9 juli 2020 vloog hij op vliegbasis Volkel mee in een tweezits F-16 tijdens een reguliere trainingsmissie, inclusief briefing en debriefing26. Op 5 oktober 2022 vloog hij vanaf vliegbasis Eindhoven mee met een MRTT-tankvliegtuig voor een tankoefening boven de Waddenzee27. In februari 2025 bezocht hij het F-35-detachement van de luchtmacht op vliegbasis Ämari in Estland28. Op 14 maart 2019 was hij bij de viering van 100 jaar luchtvaart in Nederland, met KLM, NLR en GKN Fokker, in het Eye Filmmuseum in Amsterdam29.

"Ik vind vliegen gewoon fantastisch", zei de koning in 2017 tegen De Telegraaf3. Over de verantwoordelijkheid: "Je hebt een vliegtuig, passagiers en een bemanning. Daar draag je verantwoordelijkheid voor. Je kan je problemen van de grond niet meenemen naar boven."3. In de podcast Door de ogen van de Koning van Edwin Evers zei hij: "Het is niet belangrijk dat ik vlieg, maar ik vind het vliegen voor mij belangrijk als persoon."5. "Ik heb geen verplichting om te vliegen, voor mij is het een hobby die ik bij KLM kan uitoefenen", zei hij in maart 20259. Over de pilotenpet, die KLM in 2018 afschafte: "Ik kon onder mijn pet schuilen en dat was voor mij een hele mooie manier om ongezien door Schiphol heen te komen."15.

Zijn broer prins Friso studeerde vanaf 1988 luchtvaart- en ruimtevaarttechniek aan de TU Delft en behaalde in 1994 zijn ingenieursdiploma30. Prinses Ariane begint in het collegejaar 2026-2027 aan de bachelor Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek aan de TU Delft31. De Prinses van Oranje was van 7 april tot 7 juli 2026 als militair werkstudent verbonden aan de Koninklijke Luchtmacht; dat was een werkstudentopdracht, geen vliegopleiding32.