В конце 1950-х годов возникла потребность в турбовинтовом двигателе меньшей мощности, чем АИ-20. Его нужно было создать для самолета, который заменил бы поршневые машины на местных авиалиниях. Тандем коллективов А. Г. Ивченко и О. К. Антонова уже хорошо себя зарекомендовал, и именно им в 1957 году дали задание разработать самолет и двигатель с одинаковыми индексами – 24.

За основу АИ-24 взяли доведенный АИ-20 и применили метод моделирования двигателя-прототипа. «Младший брат» унаследовал простоту конструкции, надежность в эксплуатации и большой ресурс. 6 октября 1961 года закончились госиспытания двигателя АИ-24, он был запущен в серию на Запорожском моторостроительном заводе. АИ-24 выполнен по той же схеме, что и его прототип. Чтобы получить нужную мощность, приняли коэффицент моделирования по расходу воздуха 0,67. Несколько меньшие параметры термодинамического цикла обеспечили эквивалентную мощность 64% от таковой у АИ-20А. 

По конструкции двигатели почти идентичны, отличия продиктованы в основном меньшим размером АИ-24 и накопленным опытом. Так, планетарная ступень редуктора имеет три, а не шесть шестерен-саттелитов, зубчатых колес на ступени перебора стало на одно меньше. Наружный и внутренний конусы лобового картера соединяются не шестью, а четырьмя пустотелыми стойками, которые образуют четыре канала для поступления воздуха в компрессор. Ротор компрессора балансируется не снятием металла в соответствующих местах, а более технологичным способом – с помощью балансировочных винтов и болтов. Рабочих лопаток на дисках всех ступеней на 34,4% больше, чем на АИ-20А. Корпус компрессора имеет продольный разъём не в горизонтальной, а в вертикальной плоскости.

Между собой наружный корпус камеры сгорания и коническая балка соединяются не десятью, а восемью стойками. Уменьшилось число головок с завихрителями в жаровой трубе – с 10 до 8. Вал турбины и три рабочих колеса соединены между собой не шпильками, а анкерными болтами. Дефлекторы прикреплены здесь к первым двум дискам, а не только к среднему. На кольцевых выступах дисков нарезаны гребешки лабиринтных уплотнений. Между собой роторы турбины и компрессора стянуты специальным болтом улучшенной конструкции. Наружный и внутренний кожухи реактивного сопла соединены не шестью, а тремя стойками. Винт АИ-24 под названием АВ-72/72Т – меньшего диаметра, чем у АИ-20, – 3,9 метра. 

Благодаря тому, что прототип был уже проверенным в эксплуатации, АИ-24 не доставил больших проблем в доводке. В процессе серийного производства совершенствовали конструкцию камеры сгорания, улучшали системы смазки и воздушного охлаждения, внедряли современные уплотнения. Всё это было направлено на повышение надежности двигателя. Так, гарантийный ресурс АИ-24 серии 2 составил 4500 часов, назначенный – 15 000 часов. А когда впоследствии перешли на эксплуатацию по техническому состоянию, ресурс достиг впечатляющей и сегодня цифры – 22 000 часов. Модификация АИ-24 серии 2 производилась с 1964 года. Устанавливалась на самолетах Ан-24А/Б/В/Т/РВ.

Со временем потребовались более мощные варианты этого двигателя. Так появились АИ-24Т и АИ-24ВТ, в которых увеличили степень повышения полного давления в компрессоре с 6,4 до 7,65 и получили эквивалентную мощность в 70,5% от таковой у АИ-20А. Температура газа перед турбиной и сухой вес двигателя не изменились, а удельный расход топлива снизился. АИ-24Т имеет систему впрыска воды на входе для дополнительного охлаждения и улучшения характеристик. Изготавливается с 1966 года для самолетов Ан-24А/В/Т. 

Высотная модификация АИ-24ВТ способна успешно работать в условиях жаркого климата и высокогорных аэродромов. Выпускается с 1971 года, применяется на самолетах Ан-26 и Ан-30. Кроме того, на базе АИ-24 разработан двигатель АИ-24П для экраноплана СМ-6. 

В Китае производили лицензионную копию «двадцать четвертого» под названием WJ5, на основе которой там создали целое семейство двигателей для самолетов и вертолетов. 

Ан-24 строился как относительно небольшой (поначалу 32–40-местный) и нетребовательный к аэродромам самолет. Первый полет Ан-24 с двумя двигателями АИ-24, установленными в гондолах под центропланом крыла, состоялся 20 октября 1959 года (летчик-испытатель Г. И. Лысенко) – меньше чем через два года после того, как было дано правительственное задание на его разработку. А в 1962 году рейсом Киев – Херсон начались трудовые будни Ан-24 в «Аэрофлоте».

Через пять лет самолет был продемонстрирован на авиасалоне в Ле-Бурже. Еще через пять Ан-24 перевез своего 70-миллионного пассажира. За это время он практически вытеснил с межобластных авиалиний своих поршневых предшественников. А. Н. Туполев в свое время назвал Ан-24 самым совершенным образцом для машин этого класса (Ан-8 например, он окрестил «хорошим сараем»). 

Были в истории Ан-24 и скорбные страницы. Так, в июле 2011 года на Ан-24, совершавшем регулярный рейс Томск – Сургут, загорелся левый двигатель. Средства пожаротушения не помогли, и экипаж произвел экстренную посадку на реку Обь. От удара о подводную песчаную косу самолет разрушился. Из 37 находившихся на борту человек семеро погибли. Вероятной причиной пожара комиссия назвала разгерметизацию системы суфлирования из-за разрушения центробежного суфлера. Одна из пассажирок другого Ан-24 вошла в российское издание Книги рекордов Гиннесса как человек, которому удалось выжить после падения без парашюта с высоты 5200 метров. Самолет, на котором Лариса Савицкая, студентка пединститута, возвращалась с мужем из свадебного путешествия, столкнулся в воздухе с военным Ту-16К и разрушился. Погибли 37 человек, находившихся на борту, – все, кроме неё одной. 

Ан-24 тоже стал родоначальником собственного «генеалогического древа». Он имеет около 40 модификаций. Первая серийная версия называлась Ан-24А. Она вмещала 44 пассажира. Потом появился Ан-24Б с увеличенной взлетной массой, рассчитанный уже на 48–52 пассажирских места. Он стал самым массовым вариантом. В экспортной версии его знали как Ан-24В. Когда самолету стало недоставать мощности, в его правой мотогондоле установили турбореактивный двигатель-ускоритель РУ19А-300, так получились грузовой Ан-24РТ и пассажирский Ан-24РВ. Некоторые модификации могли вести ледовую разведку и исследования Арктики (Ан-24ЛР «Торос»), помогать в изучении природных ресурсов Земли и Мирового океана (Ан-24 «Нить»), в тушении лесных пожаров (Ан-24ЛП), в поисково-спасательных операциях (Ан-24ПС/ПРТ).

Естественно, были варианты и для армии. Серийно строился военно-транспортный Ан-24Т. Вместо пассажирского салона в нём оборудовали грузовую кабину с усиленным фанерным полом и складывающимися сиденьями. Здесь можно было перевозить мелкие грузы общим весом до 4000 кг, сидячих и носилочных раненых. Позже этот самолет тоже снабдили разгонным турбореактивным двигателем и назвали Ан-24РТ. Существовали учебно-штурманский Ан-24УШ и штабной Ан-24ШГ, самолет радиоразведки и радиоконтроля Ан-24Р, радиационный разведчик Ан-24РР и другие.

Большинство самолетов Ан-24 производились на Киевском авиационном заводе. Модификацию Ан-24Б строили также на Улан-Удэнском авиационном заводе, Ан-24Т – в Иркутске. Всего за 15 лет производства выпустили 1335 экземпляров. Немалая часть из них была поставлена на экспорт в 38 стран мира, среди которых Гвинея, ГДР, Камбоджа, КНДР, Куба, Мали, Объединенная Арабская Республика и многие другие. По числу проданных за рубеж самолетов Ан-24 был лидером в СССР. И сейчас, спустя более чем полвека со времени появления, Ан-24 служат в военно-воздушных силах разных стран и работают в гражданских авиакомпаниях, в том числе и в России.

Потребности в грузовых перевозках на средние расстояния возрастали, и в 1964 году в ОКБ О. К. Антонова подготовили проект нового военно-транспортного самолета – Ан-26. В своей основе это был тот же Ан-24Т, но со многими устраненными недостатками и увеличенной взлетной массой. Двигатели заменили на модификацию АИ-24ВТ. Переконструировали носовую и хвостовую части фюзеляжа. В итоге ощутимо выросли транспортные возможности самолета, примерно в 1,5 раза увеличилась практическая дальность полета. 

Ан-26 впервые поднялся в воздух 21 мая 1969 года (командир экипажа – Ю. Н. Кетов). Уже через две недели самолет продемонстрировали на авиасалоне в Ле-Бурже. В следующем году Ан-26 начал свою службу в Военно-воздушных силах СССР (хотя официально был принят на вооружение только через пять лет, в 1975-м). Ан-26 «пришелся ко двору» и в гражданской авиации. Сначала эти самолеты поступили в авиатранспортные подразделения предприятий МАП, затем – в управления «Аэрофлота». 

С годами Ан-26 всё больше завоевывали доверие как надежные самолеты: их суммарный налет на один отказ, повлекший за собой последствия, составлял более 5000 часов – хороший показатель в то время (у Ан-12 – 2700 часов). Ан-26 могли взлетать даже с замерзших рек с метровой толщиной льда. К тому же, они были рентабельными самолетами. «Особенно выгодным Ан-26 стал для северных и дальневосточных предприятий ГА. Там нередко груз приходилось доставлять только в одну сторону, и чтобы не гонять обратно пустые самолеты, на них стали возить пассажиров. Не избалованные комфортом жители окраин Советского Союза охотно покупали билеты на такие рейсы» [100]. Довелось «двадцать шестым» побывать и на Северном полюсе. Эти самолеты обслуживали экспедиции, работавшие на Северной Земле и Новосибирских островах.

"Отношение к самолету складывалось далеко не однозначное. В начале биографии он пережил опалу со стороны тогдашнего Главкома ВВС П. С. Кутахова. Как истинный истребитель, маршал вообще недолюбливал транспортную авиацию, а к Ан-26 относился с особой предвзятостью, считая его неполноценным ВТС. Вторило своему начальнику и его ближайшее окружение. Однако летному и техническому составу самолет нравился. Машина оказалась приятной в пилотировании, устойчивой, часто прощала даже грубые ошибки летчиков. Как и другие антоновские самолеты, Ан-26 отличался хорошими эксплуатационными и взлетнопосадочными характеристиками, неприхотливостью, высокой надежностью и прочностью конструкции. Высочайшую оценку заслужили двигатели АИ-24ВТ, отказы которых происходили чрезвычайно редко, но если всё же один из них выходил из строя, то самолет мог продолжать полет..." Заярин В. Неприхотливый трудяга / Авиация и время. – 2002. – № 2

В 1991 году на самолете Ан-26 с двигателями АИ-24ВТ установили три мировых рекорда (лётчики-испытатели Л. А. Козлов и А. С. Бутаков).

Серьезные летные происшествия с участием Ан-26 в большинстве своем случались из-за неграмотной эксплуатации самолета и других проявлений человеческого фактора. Однако были и катастрофы из-за отказов техники. 

На основе Ан-26 тоже разработали множество модификаций. Вот некоторые из них: гражданский самолет для контейнерных перевозок Ан-26Б, учебно-штурманский Ан-26Ш, радиотехнический Ан-26РТ, медицинский Ан-26М для перевозки тяжелораненых, лесопожарный Ан-26П, несколько летающих лабораторий для разных исследований и другие. 

На Киевском авиационном заводе в 1968–1985 годах построено 1368 экземпляров Ан-26. Около 420 из них были поставлены на экспорт в 27 стран мира пяти континентов: Польшу, Чехословакию, ГДР, Ливию, Анголу, Мозамбик, на Острова Зеленого мыса, Мадагаскар, в Эфиопию, Перу, на Кубу, в Никарагуа, Бангладеш, Лаос, Китай, Монголию, Афганистан, Вьетнам, Сирию и др. 

Еще один «продолжатель» Ан-24 с двигателями АИ-24ВТ – аэрофотосъемочный самолет Ан-30. Он был разработан совместно ОКБ О. К. Антонова и ОКБ-49 (будущий Таганрогский авиационный научно-технический комплекс (ТАНТК) им. Г. М. Бериева). Ан-30 имел несколько модификаций. Среди них – Ан-30М «Метеозащита», способный регулировать погоду. «Например, при защите целых районов от радиоактивных осадков после Чернобыльской катастрофы самолет "Метеозащита" вызывал искусственное выпадение зараженного дождя вдали от населенных пунктов. 

Самолет неоднократно спасал крупные населенные пункты от снежных заносов, обеспечивал солнечную погоду во время проведения праздников, фестивалей». Вариант Ан-30Б продолжает использоваться как военный фоторазведчик. На Киевском авиазаводе в 1972– 1978 годах было построено 124 Ан-30, большая часть из которых поступила в подразделения МАП. 23 экземпляра были экспортированы в 8 зарубежных стран.

О. К. Антонов считал, что «двигатели АИ-20 и АИ-24 по надежности и ресурсу являются непревзойденными образцами мирового двигателестроения». Всего с ними был построен 5271 самолет, из них с АИ-24 – 2829. До 2017 года изготовлено больше 12 тысяч АИ-24, которые к этому времени налетали 95,4 миллиона часов.