La compagnie aérienne KLM Royal Dutch Airlines devrait déployer ses premiers Airbus A330-300 vers Lagos au Nigéria et Accra au Ghana, ainsi que vers Washington. Opérant jusque là uniquement des A330-200, la compagnie nationale néerlandaise recevra entre février et avril 2012 trois des quatre A330-300 qu'elle a commandés au constructeur européen. Le premier devrait être déployé sur la liaison entre l'aéroport d'Amsterdam - Schiphol et Lagos au Nigéria à partir du 5 mars 2012, d'abord avec cinq vols par semaine puis tous les jours. Ensuite ce sera au tour de Washington - Dulles de voir arriver les nouveaux avions de KLM à partir du 5 mars, sur certains vols tandis que les autres continueront d'être opérés avec les A330-200. Enfin Accra au Ghana verra les A330-300 de la compagnie de l'alliance SkyTeam atterrir à partir du 29 avril. KLM ne recevra son quatrième A330-300 qu'en janvier 2013. Ils sont a priori configurés pour accueillir 294 passagers dont 30 en classe Affaires, 40 en Premium et 224 en Economie. Le biréacteur long-courrier est le seul appareil d'Airbus dans la flotte de KLM, compagnie sœur d'Air France: elle opère aujourd'hui onze A330-200, contre 44 Boeing 737 (séries 300 à 900), 22 747-400 et 20 777 (200ER et 300ER), plus dix McDonnell-Douglas MD11.