Inaugurado en 1938, el primer vuelo comercial lo llevó a cabo un trimotor Junkers 52 de Iberia-Lufthansa que aterrizó el 28 de marzo procedente de Vitoria y en ruta hacia Sevilla. En ese año, se puso en marcha la línea Salamanca-Valladolid-Burgos-Vitoria. En 1939 se instala en Villanubla la 1ª Brigada Aérea. En 1940 se crea el 16 Regimiento y en 1941, el 33 Regimiento. En 1946 se abre el aeropuerto al tráfico civil y en 1949 se funda el Aeroclub de Valladolid. Entre 1951 y 1952 se mejora la pista de vuelo con la instalación de pavimento rígido y las condiciones para aterrizaje sin visibilidad. Entre 1955 y 1964 el aeropuerto permanece cerrado al tráfico civil. En 1970 la compañía Aviaco comienza a operar los vuelos regulares. Entre 1972 y 1973 se emprenden las obras del edificio terminal. En 1982 se reforma la zona de llegada de pasajeros y se instala un sistema ILS categoría I en la pista 23. En 1990 se amplía la pista de vuelo. El 19 de junio de 1991 se abre el aeropuerto al tráfico internacional y en el año 2000 se inaugura la nueva área terminal. La llegada de compañías de bajo coste ha incrementado el tráfico en los últimos años. En 2018, el aeropuerto de Valladolid gestionó 253.271 pasajeros, 5.032 operaciones de vuelo y 149,6 toneladas de mercancías.