Existují dva hlavní typy Airbusu A330: řada 200 a řada 300. Existuje také nákladní verze, která přepravuje náklad místo lidí, a verze tanker, která přepravuje velké množství paliva (obvykle pro další letadla).
A330-200
A330-200 byl vyroben jako konkurence pro Boeing 767-300ER. Jedná se o kratší verzi A330-300 a je podobný A340-200.
V 90. letech Airbus neprodával příliš mnoho letounů A340-200 (bylo jich vyrobeno pouze 28). Airbus tedy použil karoserii A340-200 a převzal křídla a motory z A330-300. Díky tomu bylo letadlo mnohem efektivnější a A330-200 byl mnohem populárnější než A340-200.
Ocasní ploutev (nazývaná směrovka) letounu A330-200 je o něco vyšší než u verze 300, aby se dosáhlo stejného točivého momentu jako u A330-300.
Má stejnou MTOW (maximální vzletovou hmotnost) jako A330-300, takže může pojmout více paliva než A330-300. To znamená, že A330-200 může letět dále než A330-300. Má dolet 12 500 km, což je stejně jako 6 750 mil. n. m.
Letecká společnost si může vybrat ze tří motorů A330: dva motory General Electric CF6-80E, dva motory Pratt & Whitney PW4000 nebo dva motory Rolls-Royce Trent 700.
A330-200HGW
V květnu 2009 Airbus oznámil, že plánuje výrobu verze A330-200, která bude moci vzlétnout s vyšší hmotností. Důvodem je snaha konkurovat společnosti Boeing a jejímu letadlu 787-8.
Bude mít novou maximální vzletovou hmotnost 238 tun a nový dolet 13 300 km, což je 7 200 nm. Airbus se domnívá, že 787-8 bude mít dolet 6 720 nmi (12 450 km), což je asi o 1 000 nmi (1 900 km) méně, než uvedl Boeing.
Korean Air bude první leteckou společností, která bude mít letoun A330-200HGW. Letouny objednala 27. února 2009 a první z nich dostane v roce 2010.
A330-200F
Protože letouny Airbus A300-600F a Airbus A310F zastarávaly a společnosti je přestaly objednávat, rozhodla se společnost Airbus vyrobit nové nákladní letadlo, které by je nahradilo. Letoun začal nabízet v letech 2000-2001. O letounu se znovu mluvilo na leteckém veletrhu ve Farnborough v roce 2006. Povolení k prodeji letadla získal Airbus v lednu 2007 a první letadlo vyjelo z továrny 20. října 2009. Letoun poprvé vzlétl 5. listopadu 2009.
Dokáže přepravit 64 tun nákladu na vzdálenost 4 000 mil (7 400 km) nebo 69 tun na vzdálenost 3 200 mil (5 930 km). Letoun byl navržen tak, aby využíval nový nakládací systém, který může využívat dva různé způsoby uložení nákladu: kontejnery nebo palety (buď menší palety vedle sebe, nebo větší jednořadé palety).
Má nový systém předního podvozku. Za normálních okolností směřuje A330-200 na zemi mírně dolů. To je dobré, protože piloti lépe vidí na zem, ale ztěžuje to nakládání nákladu. S tímto novým podvozkem letadlo sedí rovně, takže je nakládání nákladu snazší. Funguje to tak, že bod, kde se letadlo připojuje k podvozku, je níže. To znamená, že příď má na spodní straně bublinu, která zajišťuje správné usazení podvozku.
Airbus má 67 objednávek na letoun A330-200F. Nejvíce letadel si objednala společnost Intrepid Aviation Group, která si jich objednala 20.
A330 MRTT
Tato verze je tankovací letoun, což znamená, že převáží velké množství leteckého paliva, které předává dalším letadlům. Má také několik sedadel, takže může sloužit k přepravě cestujících. Používá se v armádě.
Letoun si objednalo Královské australské letectvo (RAAF), britské Královské letectvo (RAF), Spojené arabské emiráty a Saúdská Arábie.
Letoun byl také nabídnut americkému letectvu jako náhrada za některé letouny Boeing KC-135 "Stratotanker". Nakonec si v roce 2002 vybrali nabídku společnosti Boeing: KC-767. Tato objednávka však byla po mnoha politických sporech zrušena. V roce 2006 začalo letectvo znovu. Boeing opět nabídl letoun KC-767 a Airbus se spojil s Northrop Grumman a vyrobil letoun KC-30. Tentokrát se rozhodli pro KC-30 a přejmenovali jej na KC-45A. Společnost Boeing si však stěžovala, že rozhodnutí nebylo spravedlivé, a americký Úřad pro vládní odpovědnost dal Boeingu za pravdu. Nabídka byla opět zrušena. Společnost Northrop Grumman se rozhodla, že letoun KC-45A již nebude nabízet.
A330-300
Letoun A330-300 byl uveden do provozu v roce 1993 a jednalo se o první typ A330. Konkuruje letounům 777-200 a 767-400ER společnosti Boeing. Byl vyroben jako náhrada za Airbus A300. Má podobnou karoserii jako A300-600, ale má nová křídla a systémy.
Přepravuje 295 cestujících ve třech třídách, 335 ve dvou třídách nebo 440 v jedné třídě. Může létat až do vzdálenosti 5650 mil (10 500 km).
Má buď dva motory General Electric CF6-80E, dva motory Pratt & Whitney PW4000, nebo dva motory Rolls Royce Trent 700. Všechny motory mají klasifikaci ETOPS-180, což znamená, že A330-300 může letět až 180 minut od letiště, na kterém může přistát.