Anfang der 1980er Jahre suchte TWA aber auch nach finanzierbaren Möglichkeiten, ihre zunehmend alternde Flotte durch effizientere Flugzeuge zu ergänzen und zu ersetzen. Die Boeing 737 galt offiziell als Favorit und dennoch entschied sich TWA für ein Angebot von McDonnell Douglas für die Finanzierung von MD-82 und zahlreichen Zugeständnissen seitens des Herstellers. Im Oktober 1982 vereinbarte TWA mit McDonnell Douglas ein vorteilhaftes Leasing-Abkommen für 15 MD-82. Dieser Vertrag hatte große Ähnlichkeit mit der Vereinbarung zwischen dem Hersteller und American Airlines. Die erste MD-82 wurde am 18.04.1983 an TWA ausgeliefert. Die Einsatzerfahrungen mit der MD-82 waren anscheinend so gut, daß die Flotte unter Berücksichtigung der Finanzierbarkeit schrittweise ausgebaut wurde. Die MD-80 wurden damals hauptsächlich ab St. Louis zu Zielen im Mittleren Westen, an die US-Ostküste und nach Florida eingesetzt und ermöglichten der TWA einerseits, ihr Streckennetz auszubauen, andererseits aber auch, ältere Flugzeuge zu ersetzen und ihr Profil zu stärken. Die MD-80 ergänzte ab 1986 eine große DC-9-Flotte (inklusive einer kleinen Anzahl MD-82), die TWA durch die Übernahme der Ozark Airlines erhielt.

TWA war interessanterweise zwar ein DC-9-10-Kunde gewesen, bestellte aber keine weiteren DC-9-Varianten und ersetzte ihre DC-9 durch weitere Boeing 727 bis Anfang der 80er Jahre. Die kombinierte DC-9/MD-80-Flotte stellten den größten Anteil der TWA-Flotte dar und ab Ende 1998 stand fest, daß TWA die Boeing 717-200 als (logischen) Ersatz der DC-9 vorsah. Das Einsatzspektrum der MD-80 vergrößerte sich mit der Zeit und das Einzugsgebiet schloss u.a. auch Strecken zur Westküste der USA ein.

TWA setzte ihre MD-80 auf ihrem Kurz- und Mittelstreckennetz sehr intensiv ein und diese boten je 142 (F12Y130) oder 144 (F12Y132) Sitzplätze. Anfang der 90er Jahre setzte TWA u.a. 29 MD-82 und vier MD-83 ein. TWA machte in dieser Phase aber weiterhin durch finanzielle Sorgen, Streckeneinstellungen etc. Schlagzeilen. Der IGS von TWA (innerdeutscher Luftverkehr) wurde eingestellt. Ihr Marktanteil sank stetig. Ab 1993 ergänzen weitere (vom Hersteller angemietete) MD-83 und DC-9-51 die Flotte und ermöglichen die Verabschiedung der Boeing 727-100. TWA übernahm ab Mitte der 1990er Jahre auch zahlreiche gebrauchte und nahezu fabrikneue MD-80, u.a. von Swissair, BWIA, Alaska Airlines und Aero Lloyd.

1996 führte TWA ein neues Farbschema ein, welches auch visuell deutlich machen sollte, daß eine neue (bessere) Zeit eingeleitet werden würde. Zwar war TWA zu diesem Zeitpunkt im Vergleich zu anderen US-Fluggesellschaften nur noch ein Schatten ihrer selbst - es gab aber Pläne und den recht energisch geäußerten Willen, teilweise an den Erfolg vergangener Zeiten anknüpfen zu wollen und sich gleichzeitig in Zukunft nur noch auf Märkte zu konzentrieren, die für TWA profitabel seien.  Ziel war es auch, daß die bestehende Flotte radikal weiter erheblich verjüngt werden und den neuen Bedürfnissen abgepasst werden musste. Geplant war der weitere Ausbau der MD-80-Flotte, der mögliche Kauf von MD-90 und der Einsatz von DC-9 mit neuen Schalldämpfern. Mit Zulauf von neuen Flugzeugen (u.a. auch fabrikneuen Boeing 757) sollte die "TriStar", die 747 und die 727 ersetzt werden. Der bis heute nicht ganz geklärte Absturz einer Boeing 747 der TWA im August 1996 schwächte aber die Position der TWA spürbar. Wenig später zog sich TWA bis auf sehr wenige Routen vollständig aus Europa zurück.

Im April 1998 bestellte TWA 24 MD-83 und die Fertigung der MD-80 wurde schlicht nur aufgrund dieses Auftrages überhaupt aufrecht erhalten. Diese Order sollte die letzte Bestellung für fabrikneue MD-80 sein. TWA übernahm am 28.12.1999 die letzte fabrikneue MD-83 und dieses Flugzeug wurde auf den Namen "Spirit of Long Beach" getauft. Mit Auslieferung dieser letzten MD-83 im Dezember 1999 erreichte die MD-82/-83-Flotte eine Größe von 103 Flugzeugen.

TWA wurde somit zum drittgrößten MD-80-Betreiber und zum größten MD-83-Betreiber mit 62 Exemplaren. Alle von TWA zuvor gebraucht übernommenen MD-81 wurden auf MD-82-Standard aufgerüstet.

Am 09.12.1998 trat TWA als 717-Kunde auf. 50 Boeing 717 wurden fest bestellt hat und Optionen für die gleiche Anzahl in Form einer Absichtserklärung unterzeichnet. Die Bestellung überraschte die Fachwelt, da TWA gleichzeitig auch 50 Airbus A318 bestellte und 25 Optionen für die A320-Familie vereinbarte. Die (sehr wahrscheinlich mit Hilfe von Boeing und Airbus mit finanzierte) Order war der sehr ehrgeizige und wohl letzte Versuch von TWA, ihre Flottenerneuerung radikal voranzutreiben.

TWA brachte es tatsächlich fertig, ihre zum Teil sehr betagte Flotte durch erheblich modernere Flugzeugmuster zu ersetzen und alleine von 1996 bis 2000 konnte TWA ihre Flotte um ca. 50 % erneuern. TWA galt auch in Krisenzeiten als potentieller Kunde der damaligen MD-95, doch es sollte nur ein kurzes Gastspiel der 717 geben. Die 717 sollte die 103 MD-82/-83 ergänzen und den Ersatz der verbliebenen DC-9-30-Flotte einleiten. Ab Ende Februar 2000 wurden die ersten jeweils 111-sitzigen Boeing 717 übernommen und bis Ende 2000 waren die ersten 15 717 im Liniendienst, weitere 15 sollten 2001 folgen. TWA plante weiterhin die Konzentration ihrer Flotte auf die MD-80, B717/757/767 und als Ergänzung ab 2003 den A318 und als Ersatz für ältere, geleaste MD-80 mittelfristig den Einsatz von 25 A320/321.

Ende 2000 war es aber vielen Industriebobachter klar: TWA geht endgültig das Geld aus. TWA würde den Januar 2001 nicht überleben. Monate zuvor kursierten immer wieder Gerüchte über einen Konkurs, eine Fusion oder die Übernahme durch eine andere Fluglinie. American Airlines verkündete am 09.01.2001 die Übernahme der TWA und nach einigen Monaten war auch rechtlich und von der Aufsichtsbehörde grünes Licht gegeben worden.

Die gesamte MD-80-Flotte der TWA wurde in die riesige Flotte der American Airlines integriert. Einige ältere angemietete MD-82 sollen an die Leasingfirmen retourniert werden. Einige TWA MD-80 wurden schon mit Interimsbemalungen versehen (siehe Grafik) und die Integrierung der TWA-Flotte zog sich über einen längeren Zeitraum hin.