W praktyce najważniejszymi elementami działalności ICAO są:
ustanawianie międzynarodowych norm i zalecanych metod postępowania w zakresie bezpieczeństwa, ochrony, ułatwień i ochrony środowiska w lotnictwie cywilnym, procedur dla służb żeglugi powietrznej oraz innych dokumentów o charakterze podręczników, wytycznych, czy zbiorów najlepszych praktyk; promowanie liberalizacji rynku międzynarodowego transportu lotniczego, publikowanie danych i analiz statystycznych oraz wydawanie niewiążących zaleceń i wytycznych dotyczących regulacji ekonomicznej tego rynku; rozwój międzynarodowego prawa lotniczego poprzez pracę Komitetu Prawnego ICAO oraz organizowanie konferencji dyplomatycznych w sprawie przyjęcia umów międzynarodowych, dotyczących m.in. przestępstw przeciwko międzynarodowemu lotnictwu cywilnemu, czy odszkodowań; realizowanie projektów pomocy technicznej na zlecenie państw członkowskich; kontrola przestrzegania międzynarodowych norm i zalecanych metod postępowania w formie audytów nadzoru nad bezpieczeństwem i ochroną lotnictwa cywilnego w państwach członkowskich; prowadzenie badań, studiów i analiz prowadzących do rozwoju lotnictwa cywilnego.