開港時は長さ3000mのA滑走路のみだったが、1996年に長さ3000mのB滑走路が新たに整備された。2本の滑走路はほぼ南北方向に、クロースパラレルに配置されている。原則として、ターミナルビルに近いA滑走路 (01L/19R) を離陸用、遠いB滑走路(01R/19L)を着陸用に使用している。ILSはカテゴリーIIIbが19Rに、カテゴリーIが01L、01R、19Lに設置されている。滑走路のターミナル側に1本の平行誘導路を有し、滑走路とは高速脱出誘導路で結ばれている。気圧配置や風向きによって大雪となることもあるが、空港が道内で比較的雪の少ない地域にあることや滑走路を2本有していること、20分程度で滑走路1本を除雪できる国内最大規模の除雪体制があることなどから、滑走路を終日閉鎖することはごく稀である。出発機材の除氷液の効果切れ・再塗布（デアイシング）で遅延が生じないよう、2010年12月、国内線ターミナルと滑走路南端 (01L, 01R) の中間地点に、デアイシング専用スポットを1機分設置し、運用を開始。しかしターミナルビルから離れた位置で資材や人員をデアイシングスポットへ回す余裕がなく移動時間を考えても効率が悪いことや、日本航空の経営破綻で運用に関して航空各社の協力関係が確立できなかった事から利用が敬遠され、利用実績は滑走路南端から最も遠いANAグループ機のみで2014年度までに50回、2015年度以降は0回にとどまっており最大で2機分想定されていたスポットは1機分の整備にとどまり離陸待機時に防雪氷剤の有効時間が過ぎ駐機場へ戻り遅延・欠航するケースが年40-50回以上生じ民営化後のより一層の防除雪氷策が求められている。
1988年、道は新長期総合計画にて国際航空貨物の拠点を目指して「国際エアカーゴ基地構想」を掲げ、1991年から24時間運用体制の実現に向けて地元と協議を開始した。その結果1994年4月に、深夜時間帯（22時 - 翌朝7時）を、1日につき貨物便6便を限度に運用することで合意。日本の空港で初となる24時間運用は同年6月24日から始まり、30日早朝に1番機が到着した。1998年7月には、深夜発着枠6便の中に旅客便を含める弾力的な運用に変更された。2010年12月時点では、深夜発着枠は国内旅客便（4便）、国内貨物便（2便。運休日あり）によってほぼすべて使用された。2013年12月には、道が地元に、深夜発着枠の30便拡大を提案。協議の結果、30便のうち24便は22時から0時と6時から7時の発着、6便は従来通り0時から6時の発着とすること、住宅の防音対策を行うこと、道の駅ウトナイ湖で地域振興策を行うなどの内容で、2015年2月に苫小牧市側、同年8月には千歳市側の住民と合意。同年10月から運用が開始された。
襲撃を受けた中岡自身、「之はとうしても人を散々斬つて居る新選組の者だろう」と推測している。土佐藩重役寺村左膳も当日の日記に「多分、新撰組等の業なるべしとの報知也」と記している。土佐藩の谷干城と毛利恭助は薩摩藩の中村半次郎の案内で、現場に残されていた鞘を薩摩藩邸に持参している。これを見た御陵衛士の篠原泰之進、内海次郎らが原田左之助のものであると証言した。一方で田中光顕は鞘については、殺害の報を聞いて現場にやってきた伊東甲子太郎が鑑定し、新選組のものとわかったが、誰であったかは判然としないと回想している。また谷は中岡の証言にある「声音」から、犯人は「中国から四国にかけてのものであろう」と判定した。御陵衛士の阿部十郎は、「そうであるならば伊予の松山藩でありましょう」と答え、「声が似ている」ものとして伊予出身の新選組隊士原田左之助の名を挙げた。ただしこれらの証言は明治中期以降に出てきたものである。これにより土佐藩中枢部は犯行は新選組によるものだと判定し、幕府に対して告発を行っている。これを受けて11月26日に幕府から取調べを受けた新選組局長近藤勇は関与を否定している。世情では新選組が犯人であるという風評が強まり、当時はこれが有力な説と見られた。大久保利通も11月19日付けの岩倉具視宛書状で「第一、近藤勇が所為と察せられ申し候」と述べている。また龍馬の義弟にあたる菅野覚兵衛も中岡の父に対しての書状で「敵は当時会津に属する新選組の者に極り候」と述べている。箱館戦争の後、降伏人となった旧新選組隊士に対しても坂本暗殺の尋問が行われているが、横倉甚五郎は全く知らないと答え、相馬肇は隊中において廻状が出され、暗殺を行ったのは見廻組だと書かれてあったと証言している。また大石鍬次郎は、元御陵衛士の加納鷲雄に捕えられた際に、新選組の犯行だと証言したが、後にそれは拷問から逃れるために偽証したことで、見廻組の4人が実行したことは近藤も知っていたと述べている。しかし今井の口上書が公表されるまでは、新選組犯行説が広く信じられていた。また近江屋新助は、現場に残された下駄に先斗町にある「瓢亭」の印が押されており、瓢亭の主人が「新選組に貸した」と言っていたと証言している。ただし、当時の取り調べでは現場に残されていた下駄は瓢亭のものではない。