兰州中川国际机场三期扩建项目列入国家《交通基础设施重大工程建设三年行动计划》和2017年甘肃省政府工作报告。该工程规划目标至2025年。

兰州中川国际机场三期扩建项目主要在现有跑道（西一跑道）东侧365米处新建1条长4000米、宽45米的西二跑道，双向设置i类精密进近系统；在西二跑道东侧1870米处新建1条长4000米、宽45米的东一跑道，跑道北端设置ⅲ类精密进近系统，南端设置i类精密进近系统。在西二跑道与东一跑道之间新建40万平方米t3航站楼及91个机位的站坪，27万平方米的综合交通中心。

兰州中川国际机场三期扩建工程按照年旅客吞吐量3800万人次、货邮吞吐量30万吨、飞机起降架次30万架次的目标进行设计，机场工程核定概算投资334·38亿元，建设工期为4年。建成投运后，将有力助推甘肃省打造“一带一路”枢纽制高点、加快推进“空中丝绸之路”建设、深度融入“双循环”新发展格局。

2021年12月28日，兰州中川国际机场三期扩建工程航站楼项目d指廊钢结构实现封顶，成为项目首条封顶的指廊钢结构工程。指廊钢结构封顶，标志着t3航站楼项目建设取得阶段性成果。根据总体计划，兰州中川国际机场三期航站楼工程钢结构将于2022年底实现全面封顶。

2025年3月20日零时，兰州中川国际机场t3航站楼正式启用，t1、t2航站楼同步停运。