Cảng hàng không Phú Quốc được xây dựng trong thời kỳ Pháp thuộc, vận chuyển chủ yếu máy bay DC3 với sức chứa 32 ghế, sau đó được khai thác tiếp tục trong thời kỳ đế quốc Mỹ xâm chiếm Miền Nam.

Cảng hàng không trải qua quá trình nâng cấp vào năm 1983 từ 996m thành 1496m, có thể đáp ứng những máy bay tầm lớn hơn. Nhà ga và một số công trình phục vụ được xây dựng vào năm 1994-1995. 

Năm 2003 cũng có một dự án đầu tư 1.200 tỷ đồng nâng cấp sân bay Phú Quốc, bao gồm kéo dài đường băng lên 3.000 m, xây dựng sân đậu máy bay, lắp đặt hệ thống thông tin tín hiệu để nâng công suất của sân bay này từ hơn 100.000 lên 1-2 triệu hành khách/năm. Sau khi nâng cấp, sân bay có thể tiếp nhận máy bay cỡ trung. Dự kiến ban đầu nếu được thông qua sẽ khởi công dự án vào năm 2004. Tuy nhiên dự án này không được tiến hành mà được thay thế bằng dự án xây dựng sân bay mới với tổng vốn đầu tư dài hạn hơn 16.200 tỷ đồng.