United Airlines souhaitant un appareil capable de transporter 44 passagers et offrant des performances supérieures à celles du Convair 240 en altitude, le pilote Sam Shannon fit décoller le 5 octobre 1951 un prototype immatriculé de façon appropriée N3401. Sur cet appareil deux sections de fuselage avaient été ajoutées pour permettre l’installation de 4 sièges supplémentaires en cabine : 40 cm en avant de la voilure et 91 cm en arrière. En outre la structure de l’aile était renforcée et l’envergure gagnait 4 cm pour compenser une masse au décollage plus élevée et les moteurs étaient des R-2800-CB16 développant 2 400 ch. Ce nouveau Convair Liner affichait une vitesse de croisière de 457 km/h à 5 500 m d’altitude et United Airlines passa commande de 55 appareils. Le premier exemplaire fut livré en mars 1952.

D'autres compagnies nord-américaines passèrent commande, en particulier Braniff, Continental (qui exploitait déjà le CV-240), Delta et National. En Europe KLM, satisfaire de ses 240, acheta 10 CV-340, imitée par Alitalia, Finnair et la toute nouvelle compagnie allemande Lufthansa. C’est en effet sur un Convair 340 que Lufthansa, recréée en août 1954, effectua son premier vol commercial de l’après-guerre. Parmi les autres clients initiaux du Convair Liner on note à nouveau Garuda et l’US Air Force, Hawaiian Airlines, Philippine Air Lines et diverses compagnies sud-américaines pour un total de 209 appareils produits jusqu’en 1955.

Convair produira également plus d’une centaine de kits permettant aux exploitants de porter le CV-340 à un standard proche du CV-440. Cette modification de l’appareil de base permettait de porter la capacité de l’appareil à 52 passagers en version haute densité.