בשנת 1918, לאחר כיבוש ארץ ישראל בידי הצבא הבריטי במלחמת העולם הראשונה, ולאחר שהוחלף השלטון הצבאי בממשל אזרחי, החליטו מוסדות המנדט להקים שדה תעופה באזור ירושלים, לאחר שתושבי תלפיות התנגדו להקמת השדה בסמוך למחנה אלנבי. עד אז עמדו לרשות חיל האוויר המלכותי והמוסדות האזרחיים ברחבי ארץ ישראל שלושה שדות תעופה עיקריים, צבאיים כולם: בעזה, ברמלה ובצמח. לאחר שהשטח נסרק הוחלט להקים שדה תעופה בסמוך לכפר הערבי קלנדיה, על האדמות החקלאיות של מושב העובדים היהודי עטרות. היישוב שסבל ממחסור באדמה חקלאית, נאבק בהחלטה באמצעות המוסדות המיישבים הציוניים, שהיו בעלי הקרקע, ובראשם קרן היסוד והכשרת הישוב. המשא-ומתן בין הצדדים התארך, והפקעת הקרקע הייתה כרוכה בעקירת עצי פרי, בהריסת מבנים ובהגבלות נוספות. בעקבות המגעים בין הצדדים הסכימו השלטונות להתחשב ככל האפשר בהצעות של המוסדות היהודיים, שתכליתן הייתה להמתיק את הגזירות. בחודש מאי 1924 הושג הסדר בשאלת שדה התעופה, והפקעת הקרקע גזלה מן המושב אדמה מישורית סמוך לכביש ירושלים-רמאללה. שטח המושב נסגר על ידי מסלול הטיסה ונמנעה ממנו היכולת להתרחב.
בתקופת המנדט.
עם הקמת שדה התעופה הוא לא שימש קווי אוויר סדירים אלא רק טיסות מיוחדות ובודדות, בעיקר של הפקידות הבכירה בארץ ישראל. בתחילתו היה המנחת מסלול עפר לא סלול שנשא את שמו של הכפר הערבי הסמוך "קלנדיה". כביש ירושלים-רמאללה חצה את המסלול, וכאשר מטוס קרב לנחיתה, ירד מחסום שחסם את התנועה בכביש.
ב-8 במרץ 1927 נערך בשדה התעופה טקס הענקת שם לאחד ממטוסי הנוסעים שפעלו באורח סדיר בקו לונדון-הודו דרך ארץ ישראל, והוא כונה "קריית ירושלים". לטקס הגיעו הנציב העליון סר הרברט סמואל, ראשי ההנהלה הציונית, חברי הוועד הלאומי, נציגי עיריית ירושלים, אנשי המועצה המוסלמית העליונה ומוזמנים נוספים.
בעת מאורעות תרפ"ט הוחשו לארץ ישראל תגבורות של חיילים בריטים אשר הוטסו לשדה התעופה עטרות ממצרים.
בשנת 1931 הודיע מושל מחוז ירושלים המנדטורית לחברי המושב כי בדעת הממשלה להפקיע שטח קרקע נוסף. לאחר משא ומתן נחתם הסכם בין המושב לאנשי חיל האוויר הבריטי. בשנת 1938 הקימו הבריטים את חטיבת "נוטרי חיל האוויר המלכותי", נוטרים יהודיים שהיו מגויסים ליחידה הוצבו בשדה התעופה "קלנדיה" וחלקם הצטרפו לאחר מכן ליישוב עטרות.
בימי המרד הערבי, הסתייעו חברי המושב בקרבתו של שדה התעופה וטייסים נהגו לדווח לחברי המושב על תנועות של חברי כנופיות באזור. בחודש אוקטובר 1937 החליטה ממשלת המנדט להרחיב את שדה התעופה שוב, ולהפעיל בו גם טיסות אזרחיות. באותה עת החלה לפעול חברת התעופה העברית הראשונה בארץ ישראל, נתיבי אוויר ארץ ישראל (Palestine Airways) שייסד פנחס רוטנברג. החברה הפעילה קו תעופה סדיר בין לוד וחיפה, וראתה בהרחבת שדה התעופה הזדמנות להקמת קו בין עטרות (ולמעשה ירושלים) לבין חיפה. אולם מלחמת העולם השנייה שפרצה שנתיים לאחר מכן הביאה את הבריטים לאסור על קיום טיסות אזרחיות בשמי הארץ, ומטוסי החברה הוחרמו לטובת המאמץ המלחמתי והחברה פשטה את הרגל.
עם פרוץ מלחמת העצמאות, הושמו היישובים עטרות ונווה יעקב תחת מצור ונותקו מירושלים המערבית. המצב הביטחוני חייב את הבריטים לנוע אל שדה התעופה בשיירות מלוות בכלי רכב משוריינים. שיירות יהודיות נצלו את המצב והצטרפו לשיירות הבריטיות שנסעו לשדה התעופה. לעיתים שיתפו החילים הבריטים פעולה מתוך רצון טוב ולעיתים שולמו דמי שוחד לשוטרים הבריטיים בעד השרות.
שדה התעופה היה נכס אסטרטגי של המנדט הבריטי, וחוליה חשובה בתוכנית פינוי נציגי השלטון הבריטי מירושלים. ביום 14 במאי 1948 הגיע הנציב העליון האחרון בארץ ישראל, סר אלן קנינגהאם מארמון הנציב אל שדה התעופה, עלה על מטוס נוסעים שהביאו לנמל חיפה ומשם עזב את הארץ בדרך הים. מגיני עטרות הגיעו לשדה התעופה שהיה נטוש והשתלטו עליו, אך קיבלו הוראה לפנות את השדה ואת המושב ולחבור למגיני נווה יעקב. טור שריון של הלגיון הערבי מלווה בלוחמים מקומיים החריב את המושב עטרות הנטוש ואת שדה התעופה בדרכו לקרב על נווה יעקב.
בשלטון ירדן.
על פי הסכם שביתת הנשק שנחתם לאחר מלחמת העצמאות בין ירדן וישראל ביום 3 באפריל 1949, נותר שדה התעופה עטרות בשטחה של ממלכת ירדן. הירדנים בנו מחדש את השדה ההרוס והרחיבו את מסלול הטיסה, אגב הרס שרידי המושב הנטוש עטרות ובית הקברות שלו. על מנת להעניק לשדה מעמד מרכזי, הוארך המסלול ונוספו מבני שירותים, תחזוקה, ומגורים לצוות העובדים. לשיא פעילותו הגיע שדה התעופה במחצית שנות ה-60 של המאה ה-20, עת החלה תיירות חוץ מאירופה ומארצות ערב להגיע למזרח ירושלים ולסביבתה. על מנת לתמוך בתיירות המתפתחת הורחב שדה התעופה בשנת 1965 ונפתח לתנועה בינלאומית. בשנת 1966 נערכו תוכניות להגדיל את שטח השדה על ידי הרחבתו מזרחה, לכיוון הכביש הראשי ירושלים-רמאללה. שנה זו הייתה הפעילה ביותר בתולדות השדה, ועברו דרכו כ-100,000 נוסעים ב-1,040 טיסות. מהשדה יצאו טיסות לרחבי העולם הערבי. חברות תעופה אירופאיות לא נחתו בשדה בתקופה הירדנית בשל המסלול הקצר, ומפני שלא התאפשר בו להמריא ולנחות בשעות החשכה.
לאחר מלחמת ששת הימים.
ב-6 ביוני 1967 כבשה חטיבת הראל את שדה התעופה. לאחר סיום המלחמה ועם איחוד ירושלים, החליטה ממשלת ישראל, בהמלצתו של ראש עיריית ירושלים טדי קולק, לכלול את שדה התעופה בתחומה המונציפלי של העיר כדי שלבירה יהיה שדה תעופה משלה, ושמו של השדה שונה ל"נמל התעופה ירושלים". ניהול השדה נמסר לידי רשות שדות התעופה. בתחילת 1970 הוקצו כספים לשיפוץ השדה, ריבוד מסלול הטיסה באספלט, והתקנת תאורה ועזרי נחיתה. בשנת 1971 הוקצו סכומים נוספים להארכת המסלול, שנסגר למטוסים גדולים למשך כ-8 חודשים. לצורך הארכת המסלול דרום-מזרחה הוסט קטע כביש ירושלים-רמאללה שעבר ממזרח לשדה עוד מזרחה, לגבול מחנה הפליטים קלנדיה - מקום בו פועל עד היום מעבר קלנדיה.
חברת התעופה ארקיע החלה להשתמש בשדה לטיסות פנים ארציות, אך הוא לא שימש אותה כבסיס אלא כתחנת ביניים להעלאת והורדת נוסעים בחלק מהטיסות בין שדה דב לנמל התעופה אילת. החברה החזיקה במקום תחנה עם צוות קרקע מצומצם, ששירת את טיסות ארקיע ולעת הצורך השכיר את שירותיו לטיסות פרטיות ומסחריות אחרות שפעלו בשדה בדלילות.
בשנת 1972 השקיעה ממשלת ישראל בשיפוץ שדה התעופה מתוך מטרה שיוכל לשמש לטיסות בינלאומיות. הדבר לא התממש בשל לחץ והתנגדות בינלאומיים שנבעו מכך שמזרח ירושלים לא הוכרה כחלק מירושלים המאוחדת. במסגרת העבודות הורחב והוארך מסלול הטיסה והוכשר לקליטת מטוסי נוסעים גדולים, בית הנתיבות שופץ והותקנו בו עמדות מכס וביקורת גבולות, וציוד מכ"ם וניווט הותקנו בשדה. חיל האוויר הישראלי השתמש בשדה לאימון טייסים בנחיתת מכשירים, הודות למערכת ה-ILS המתקדמת שהותקנה בו, והודות לכך שהיה פנוי יחסית מתנועה אווירית.
ביולי 1974 נחת בשדה לראשונה מטוס בואינג של אל על בטיסת ניתוב, לקראת פתיחת קו ישיר מנמל התעופה הבינלאומי של פרנקפורט לירושלים. ב-6 בספטמבר 1974 התקיימה טיסת הבכורה מפרנקפורט לירושלים, אך בגלל התנגדות ממשל גרמניה המערבית לטיסה ישירה לעטרות, הושגה פשרה על פיה הטיסה נחתה בנמל התעופה בן-גוריון מבלי להוריד נוסעים, והמשיכה לנמל תעופה עטרות מבלי לשנות את מספר הטיסה. שדה התעופה קושט לכבוד המאורע ושר התחבורה, גד יעקובי, קיבל את פני הנוסעים. בדצמבר 1975 גינה ארגון התעופה הבינלאומי את ישראל על השימוש בשדה.
החל בשנת 1975 יזם קלוב התעופה לישראל סניף ירושלים שימוש בשדה לדאייה בדאוני הדרכה לחברי המועדון והשדה שימש כבסיס לפעילותו. דאון של הקלוב חנה במקום דרך קבע, הנהלת השדה העמידה לרשות הדואים מקום לאחסון ציוד העזר להמראת דאונים. בימים בהם נחתה בשדה נחיתת ביניים של ארקיע פסקה פעילות הדאייה למשך כעשרים דקות בבקרת קשר אלחוטי בין מגדל הפיקוח והדואים.
בשנת 1976 אישר שר התחבורה כללים להפעלת טיסות שכר לישראל ואלו החריגו מכלל המגבלות שנועדו למנוע תחרות עם חברות התעופה הסדירות, טיסות שכר לשדה עטרות. אולם מסיבות מדיניות לא הסכימו חברות תעופה זרות להנחית טיסות שכר בירושלים. בסוף 1976 הודיעה אל על שבכוונתה לקיים טיסות שכר לשדה עטרות מהחוף המערבי בארצות הברית, אולם הדבר נתקל בווטו של מחלקת המדינה של ארצות הברית. בשנת 1977 פעלה מהשדה חברת ירושלטורס שהפעילה טיסות מעל ירושלים ומדבר יהודה. בשנת 1979 נחת ראש הממשלה, מנחם בגין, בשדה התעופה עטרות, בשובו מאלכסנדריה. בשנות ה-80 התמקמה בשדה, בצד תחנת ארקיע, חברת "נשר" שהפעילה טיסות פרטיות במטוסים קלים ובית ספר לטיסה. בשנת 1992, יזם שר התחבורה משה קצב, הצעה לשנות את שמו של השדה ל"שדה התעופה על שם מנחם בגין", אולם הצעה זאת נפלה בשל בקשת בני עטרות שלא לשנות את שם המקום המנציח את זכר יישובם שננטש.
טיסות מסחריות פעלו עד 1998, אז הופסקו רובן בגלל חוסר כדאיות כלכלית והשדה שימש בעיקר מטוסי קלים וטיסות מיוחדות.
עם פרוץ האינתיפאדה השנייה, בשנת 2000, הוחלט לסגור את שדה התעופה, כיוון שהוא מוקף בהתיישבות פלסטינית צפופה, ממנה ניתן לטווח אותו בקלות. המקום הועבר מידי רשות שדות התעופה לרשות צה"ל, האחראי מאז על אבטחת המתקן. במתחם השדה שוכן מפעל מת"א של התעשייה האווירית, העוסק בתחזוקת מסוקים.
שדה התעופה כיום.