库尔勒机场始建于1967年，1971年10月1日建立库尔勒民航站，1989年至2007年，库尔勒机场先后保障了各类石油飞行两万多架次。1998年9月停航，后经过军民航多次协商，库尔勒机场于2003年4月1日正式恢复通航。2003年9月进行迁建改造，迁建后的库尔勒机场位于库尔勒市西南方，距市中心17公里。该机场为军民合用机场，民用部分飞行区等级为4D，总投资4.4亿元，2007年12月新机场正式启用。
1967年，根据国家需要，空军在库尔勒修建了战备机场。随着库尔勒地区的经济发展，库尔勒民航站于1971年10月1日正式建立并通航。库尔勒机场的建立改善了巴州交通运输状况，促进了对外开放和经济发展，在抢险、救灾等特殊任务中发挥了巨大作用，取得了良好的社会和经济效益。20世纪80年代末，伴随着塔里木石油的大开发，库尔勒机场又承担了保障石油飞行的任务，自1989年至2007年，库尔勒机场先后保障了各类石油飞行两万多架次。由于多种原因，库尔勒机场于1998年9月停航，后经过军民航多次协商，库尔勒机场于2003年4月1日正式恢复通航。复航以来，机场航班密度逐月增加，高峰时达每天9个航班，年旅客吞吐量最高达227085人次。运输生产指标保持了相对平稳的态势。航空公司在库尔勒穿梭航班的成功运作，作为全疆其它各机场的试点，对全疆的经济发展起到了推动作用。
机场于2003年9月进行迁建改造。迁建后的库尔勒机场位于库尔勒市西南方，距市中心约17公里。库尔勒机场迁建工程是国家和新疆维吾尔族自治区的重点工程项目。该机场为军民合用机场，飞行区等级为4D，国家和地方共同投资4.574亿元，设计满足2010年预测旅客吞吐量35万人次、货邮吞吐量6300吨、飞机起降5000架次的使用要求，远期规划具备国际航班备降功能，是仅次于乌鲁木齐国际机场的新疆第二大机场。每天有多班发往乌鲁木齐的航班，每周有发往哈密、北京首都机场、北京南苑机场、成都、郑州 、重庆等地的航班，但每周发往疆外的航班班期较少。
2003年7月18日，总投资4．574亿元的库尔勒机场迁建工程在距库尔勒市中心约17．5公里的尉犁县西尼尔镇举行了隆重的奠基仪式。
中共中央政治局委员、自治区党委书记王乐泉，中国人民解放军空军司令员乔清晨上将，国家民航总局局长杨元元，自治区党委副书记、常务副主席、库尔勒机场迁建协调领导小组组长王金祥，州委书记张志恒，州委副书记、州长巴代，巴音郭楞军分区政委杨大勇大校，农二师师长习新民，塔里木油田分公司党工委书记孙龙德，南疆铁路临管处副处长黄伟为库尔勒机场迁建工程培土奠基。张志恒主持奠基仪式。
库尔勒是南疆重镇、巴州州府所在地，相对于日益增长的运输量，原使用的机场由于面积较小，已远远不能满足当地经济发展需要。而且随着库尔勒经济建设和城市化水平的快速发展，老机场处于城市规划的建设区域之内，飞行安全与城市发展间的矛盾日趋严重，同时，由于老机场设施简陋，服务保障能力不足，也已远远不能满足地方经济发展和新疆民航事业发展的要求。库尔勒机场迁建工程于1995年进行选址和可行性研究工作；2002年6月由国务院、中央军委批准立项，2003年2月国家发改委、总参批复了工程可研报告，同年9月17日，国家发改委批复项目开工，同年9月20日，迁建工程破土动工。
2007年12月20日上午10时50分，库尔勒新机场正式启用。
2013年建成后的库尔勒新机场，支线是以南疆为辐射中心，包括成都、北京、上海、郑州等疆外航线和乌鲁木齐、哈密等疆内航线，2015年11月16日开通了至克拉玛依的疆内首条南北疆直达航线。在“十一五”期间，航站楼将从5000平方米扩建到15000平方米，停机位将再增加7个机位，达到12个机位，其中新建4个廊桥。
中国民航局《2014年全国机场生产统计公报》显示，2014年库尔勒机场旅客吞吐量排在全国的第64名，达1,001,541人；货邮吞吐量排在全国的第67名，达3,954.8吨；起降架次排在全国的第87名，达10,284次 。
