1968年，兰州中川国际机场始建。

1970年7月26日，兰州中川机场首航成功，第一架降落的飞机为伊尔-14。

1997年6月15日，兰州中川机场扩建工程开工建设。

2001年，兰州中川机场扩建工程完工并投入使用。

2010年12月27日，兰州中川机场二期扩建工程正式开工。

2011年6月26日，兰州中川机场t2航站楼正式开工建设。

2013年11月18日，兰州中川机场年旅客吞吐量首次突破500万人次，标志兰州中川机场正式跻身大型航空港行列。

2014年2月11日，兰州中川机场获批更名兰州中川国际机场；11月25日，兰州中川国际机场二期扩建工程可行性研究报告获得国家发展改革委批复。

2015年1月18日，兰州中川国际机场二期扩建工程顺利竣工验收；2月4日，兰州中川国际机场t2航站楼开始运行。

2016年7月，兰州中川国际机场单月旅客吞吐量首次突破100万人次，完成106万人次；10月13日，兰州中川国际机场二期扩建工程全面完工；11月28日，兰州中川国际机场年旅客吞吐量突破1000万人次。

2017年4月，《兰州中川国际机场总体规划》获民航西北地区管理局批复。

2019年2月，国家发改委通过《关于甘肃兰州机场三期扩建工程项目建议书的批复》；12月25日，兰州中川国际机场年旅客吞吐量首次突破1500万人次，年中转旅客量突破100万人次。

2020年2月17日，国家发展改革委发布关于兰州中川机场三期扩建工程可行性研究报告的批复，同意实施兰州中川机场三期扩建工程；6月29日，民航西北地区管理局、甘肃省发改委批复兰州中川国际场三期扩建工程初步设计及概算；9月9日，兰州中川国际场三期扩建工程开工建设。

2021年9月26日，兰州中川国际机场三期扩建工程空管工程项目开工建设；12月28日，兰州中川国际机场三期扩建工程航站楼工程d指廊钢结构屋盖桁架封顶。

2022年7月17日零时起，兰州中川国际机场所有出港旅客乘机手续、安全检查业务调整至t2航站楼办理，t1航站楼进港旅客通道、登机口正常开放；7月28日，兰州中川国际机场三期扩建工程航站楼混凝土主体结构全面封顶。

2023年2月18日，兰州中川国际机场三期扩建工程t3航站楼主体结构施工完成。

2024年2月，兰州中川国际机场三期扩建工程全面复工复产；6月24日，兰州中川国际机场三期校飞成功；7月31日，兰州中川国际机场三期扩建工程主体工程竣工；11月28日，兰州中川国际机场三期扩建工程实地试飞验证圆满完成。

2025年1月，兰州中川国际机场通过行业验收。2月28日，兰州中川国际机场开展三期转场“航班流、旅客流、货行流”综合演练，这也是机场方面组织开展的第五次综合流程验证演练。此次演练按照‘全仿真、全要素、全流程’模拟机场真实运行，总体流程顺畅、设施设备运行稳定，表明兰州机场三期已具备正常安全运行条件，为转场投运奠定坚实基础。2025年3月16日，兰州中川国际机场三期建成投运，新建的t3航站楼将于3月20日零时正式启用。兰州中川机场所有的国内、国际及港澳台地区航班将全面转至t3航站楼运营，原有的t1、t2航站楼暂停使用。3月20日7时，由兰州飞往昆明的东航mu2249航班从跑道起飞，这是兰州中川国际机场t3航站楼投用后的首个出港航班。当日，机场计划保障航班253架次，其中，进港航班134架次，出港航班119架次。同日起，兰州中川国际机场开始执行夏秋航季航班计划，将新增、恢复多条国内和国际航线。5月1日起，兰州机场巴士全新开通兰州汽车新东站往返兰州中川机场线路。7月，兰州中川国际机场t3航站楼东航贵宾休息室正式启用。这是东航在国内首家采用全新标准与风格的项目，标志着东航高端服务迈入全新阶段。7月6日，兰州中川国际机场t3航站楼出境免税商店正式开业，作为甘肃首个国际出发区免税商业项目，它的启用标志着兰州中川国际机场商业服务迈向国际化新台阶，也为出境旅客带来“即享即购”的免税购物新体验。7月，全球首批智能无人靠机系统在兰州机场全面启用，兰州机场成为全国首家全面应用自动对接廊桥的机场。