W czerwcu 2002 Virgin Atlantic kupiły pierwszego Airbusa A340-600. W 2003 Virgin Atlantic obsłużyły 3,8 miliona pasażerów, liczba ta wzrosła do 4,6 miliona w 2006, co usytuowało linie na siódmym miejscu w rankingu brytyjskich linii lotniczych pod względem ilości pasażerów, oraz na drugim pod względem przebytych odległości, ze względu na długodystansowe loty.
31 października 2005 Virgin Atlantic dokonał charytatywnego lotu do Islamabadu, stolicy Pakistanu, przewożąc 55 ton ładunku pomocy humanitarnej, po trzęsieniu ziemi, które miało miejsce w tym rejonie.
Virgin Atlantic wzięła udział w testach biopaliw, wykorzystując jednego ze swoich Boeingów 747. W lutym 2008 odbyły lot bez pasażerów z Heathrow do Amsterdamu, z jednym silnikiem w 20% zasilanym przez biopaliwa.
W czerwcu 2013 linie lotnicze Delta Airlines odkupiły od Singapore Airlines 49% akcji w Virgin Atlantic. Linie zamówiły Airbusa A380-800, jednak ostatecznie w marcu 2018 linie anulowały zamówienie na A380.