民国二十七年(1938年)12月25日,成都双桂寺机场开始建设,为军用机场,当时称为“紧急国防工程”,由四川省政府直接领导,调集简阳、仁寿、金堂、双流、什邡等12县民工约20余万人参加修筑。最初道面为泥面,仅能供小型双翼飞机起降。民国二十八年(1939年)4月15日,机场竣工后移交空军接管,在机场成立空军第五十五站。民国二十九年(1943年),双桂寺机场被列为美国基地机场之一。民国三十三年(1944年),机场进行扩建,用石灰、卵石拌合碾压而成的跑道长1400米宽45米,并建长1600米宽12米滑翔道一条及飞机疏散道一条,可起降15吨以下飞机,命名为“成都双桂寺机场”。抗日战争结束后,仅有国民党上层人物乘坐的飞机在该机场起降,机场基本闲置。1956年12月12日,中国人民解放军总参谋部批准将成都双桂寺机场划归民航使用,并更名为“成都双流机场”。经过简单扩修,1957年,成都市的民航飞行正式由凤凰山机场转至双流机场,并开辟了成都至北京、太原、西安、重庆、昆明、贵阳、南充等航线。1959年3月,机场开始改扩建动工,按一级机场设计、二级机场修建,次年4月5日跑道工程全部完工,跑道为长2200米、宽60米、厚0.27米的水泥结构建筑,配套建设有飞行带及滑行道、停机坪等,可供全重100吨以下的飞机起降。1967年,机场进行了跑道扩建工程,跑道两端各延长200米,跑道增长至2600米。1982年3月15日,民航局批准双流机场再次扩建,跑道再次向两端各延长100米,达到2800米,正式达到一级机场标准,并加厚0.21米,厚度达到0.48米,跑道承重能力提高到157吨,同时扩建停机坪和滑行道。于1983年4月动工,8月13日完成第一期扩建工程,9月25日正式复航,可供包括波音707以下各型飞机起降。20世纪80年代,波音707大型客机和波音707-300型客机先后投入营运,双流机场的空运业务猛增。截至1987年,每周已有200余个航班飞往全国各地,高峰期小时起降飞机多达10余架次,进出港旅客逾1000名。1987年5月,机场进行候机楼扩建,按旅客高峰小时1200名和完全现代化的地面服务设施进行设计施工,新候机楼于1989年底竣工交付使用。1987年7月,中国民航管理体制改革在民航成都管理局试点。10月15日,根据中国民用航空局《关于对成都管理局体制改革方案报告的批复》,原民航成都管理局被分为分为中国民用航空西南地区管理局、中国西南航空和成都双流机场。1993年,成都双流机场被国家批准为国际口岸机场。1994年1月,成都双流机场飞行区扩建工程开工。1995年11月30日,成都双流机场被批准更名为“成都双流国际机场”。1998年9月10日,总投资13亿的成都双流国际机场航站区扩建工程动工。1999年7月29日,成都双流国际机场新跑道投入使用。2001年,成都双流国际机场扩建工程全部完工并投入使用。2003年,成都双流国际机场继北京、上海浦东、广州之后成为大陆第四个配备II类盲降系统的机场,开始新建国际候机楼。2004年9月28日,成都双流国际机场际候机楼竣工使用。2005年8月,成都双流国际机场与休斯敦机场结为姊妹机场。2007年1月,成都双流国际机场成为中国第七家、中西部第一家国际卫生机场。2008年11月,成都双流国际机场二跑道项目正式开工。2009年,成都双流国际机场全长3600米、宽60米的东跑道(02R/20L)以及配套滑行道、联络道、III类仪表着陆系统等修建完成,12月18日7时31分,二跑道正式有条件投入使用,成都双流国际机场成为了中国大陆继北京、上海、广州之后第四个拥有双跑道机场的航空枢纽。2011年2月21日零时,成都双流国际机场货站建成投入营运,设计年货物处理能力为50万吨,其中国内货物40万吨、国际货物10万吨。2012年4月,成都双流国际机场与澳大利亚墨尔本机场建立了“姊妹机场”合作框架。7月8日,成都双流国际机场与台湾桃园国际机场正式签署《合作备忘录》,成为“姊妹”机场。7月28日,成都双流国际机场二号航站楼开始试运营。8月9日4时,二号航站楼正式运行。2013年2月13日,成都双流国际机场与新加坡樟宜机场一道荣获亚洲航线大会颁发的“亚太地区最佳机场成就奖”。6月,国家民航局正式批准确定简阳芦葭优化场址为成都新机场场址。9月1日,机场72小时过境免签证政策开始向符合条件的国际旅客开放。