Während viele Flugnummern zufällig erscheinen mögen, steckt hinter dem Wahnsinn definitiv eine Methode. Einzelne Fluggesellschaften erstellen ihre eigenen Zahlen basierend auf interner Methodik, müssen sich jedoch mit anderen Fluggesellschaften abstimmen, um Verwechslungen in den Flugkontrolltürmen zu vermeiden. United Airlines und American Airlines können beispielsweise nicht gleichzeitig zwei ankommende Flugzeuge mit ähnlichen Flugnummern haben. Fluggesellschaften werden von der International Air Transport Association (IATA) regiert, und es obliegt oft der IATA, diese Bezeichnungen zu genehmigen, bevor sie von einer Fluggesellschaft umgesetzt werden können.
Viele Flugnummern werden entsprechend der allgemeinen Flugrichtung vergeben. Flugzeugen, die nach Osten oder Norden fliegen, werden normalerweise gerade Zahlen zugewiesen, während Flugzeugen, die nach Westen oder Süden fliegen, ungerade Zahlen zugewiesen werden. Hin- und Rückflüge werden oft denen zugewiesen, die eine Nummer höher sind als der Abflug, damit sich die Passagiere leicht merken können, welchen Rückflug sie nehmen sollen. Zum Beispiel könnte die fiktive Spiegato Airlines einen Flug von New York nach Las Vegas haben, der um Mittag abfliegt. Da es nach Westen fliegt, kann es als Flug 711 bezeichnet werden. Der Flug der Spiegato Airlines von Las Vegas zurück nach New York würde höchstwahrscheinlich Flug 712 heißen. Beide Flugnummern müssten von der IATA genehmigt werden, falls dies passieren sollte ein bestehender United Airlines-Flug 712 sein, der zu dieser Zeit ebenfalls in New York ankommt.
Die Fluggesellschaften weisen auch Flugnummern gemäß einer Reihe von vereinbarten Parametern zu. Eine große Fluggesellschaft kann zustimmen, ihre Auswahlmöglichkeiten auf 1-499 zu beschränken. Eine andere Fluggesellschaft, möglicherweise eine kleinere Fluggesellschaft, die mit der großen Fluggesellschaft zusammenarbeitet, könnte 500-749 haben. Eine andere große Fluggesellschaft kann Nummern von 750-1000 usw. haben. Durch eine Praxis namens Codesharing koordinieren kleinere Regionalfluggesellschaften, die mit großen Fluggesellschaften zusammenarbeiten, ihre Nummern, um Verwechslungen zu vermeiden und den Flug als gemeinsame Anstrengung zu bezeichnen. Einige Fluggesellschaften benennen die Flugnummern auch nach dem Ziel des Flugzeugs oder der Art der Passagiere, die es befördern wird. Inlandsflüge können beispielsweise zweistellige Nummern haben, während internationale Flüge dreistellig sein können. Diese Praxis variiert von Fluggesellschaft zu Fluggesellschaft, ist aber in der Regel einheitlich. Charterflüge können spezielle Nummern haben, die es Mitarbeitern der Fluggesellschaft ermöglichen, sie sofort zu erkennen.
Die Zuweisung von Flugnummern ist jedoch nicht alles. Den Fluggesellschaften ist es im Rahmen des Zumutbaren erlaubt, Flugzeuge mit signifikanten oder skurrilen Nummern zu kennzeichnen. Ein Flug nach San Francisco zum Beispiel kann einen Flug wie 49 oder 1849 als Hommage an den berühmten Goldrausch von 1849 erhalten. Eine Fluggesellschaft, die Philadelphia bedient, könnte 1776 oder 76 auswählen, was die historische Rolle dieser Stadt bei der Gründung der Vereinigte Staaten. Einige Flüge zu Casino-Städten wie Las Vegas oder Reno, Nevada, könnten Zahlen mit 7 und 11 für Glück haben. Solange die Fluggesellschaft nicht gegen IATA-Bestimmungen bezüglich Flugnummern verstößt, kann sie Nummern aus eigenen Gründen auswählen. Diese Zahlen können auch geändert werden, wenn sie umstritten sind, wie im Fall von American Airlines Flug 11, der am 11. September 2001 in das World Trade Center stürzte. Als die kommerziellen Flugprivilegien wiederhergestellt wurden, änderte die Fluggesellschaft Flug 11 auf Flug 25.