東京国際空港 歴史
2004年12月1日には、約18万平方メートルの延べ床面積に15基のボーディング・ブリッジを持つ第2旅客ターミナルビルが供用を開始し、全日本空輸グループ（以下「ANAグループ」）および業務提携している北海道国際航空（現・エアドゥ）の国内線業務が同ターミナルに移転した。12月21日には第1旅客ターミナルビルに残っていた日本航空グループ（以下「JALグループ」）が、従来使用していた同ターミナル南ウイングに加え、ANAグループなどが使用していた北ウイングの使用を開始。その後は2006年4月1日から、ANAグループと業務提携しているスカイネットアジア航空（現・ソラシドエア）も第2旅客ターミナルに移転し、2020年10月25日時点では次の通りである。
ただしANA便名でもスターフライヤー運航のコードシェア便は第1旅客ターミナルから出発・到着する。
各ターミナルのシンボルカラーも、第1ターミナルはJALグループのコーポレートカラーである赤色、第2ターミナルはANAグループのコーポレートカラーである青色となっている。JALグループでは広い第1ターミナルを活かし、国内線方面別チェックインを行っている（就航路線を参照）。
なおこの事業は3期に分かれ、2013年4月の旧暫定国際線ターミナルビル跡地への第2旅客ターミナルビル南ピア71 - 73番スポット増築部竣工によって終了した。
第2期（1987年9月 - 1993年8月）
西側地区旅客（→第1旅客）・貨物ターミナル・新整備場移転・新設（1993年9月供用開始）
管制塔・運輸省（国土交通省）航空局棟移転（同上）
構内道路新設
首都高速湾岸線延伸（1993年9月開通）
東京モノレール羽田線（現・東京モノレール羽田空港線）西旅客ターミナルビル「（新）羽田空港駅」（現：羽田空港第1ターミナル駅）まで延伸（同上）
A滑走路とC滑走路を結ぶ誘導路（首都高速湾岸線を跨ぐ）第3期（1990年5月 - 2013年4月）
C滑走路移転・拡張
1996年空の日には空港イベントの一環として供用前のC滑走路が一般公開された。
1997年3月27日供用開始。これ以降、2本の平行滑走路による同時離着陸が可能になった（それまでの平行滑走路でも同時に離陸と着陸を行うことは可能であった）。
暫定国際線旅客ターミナル（1998年3月20日供用開始）
京急空港線羽田空港駅（現：羽田空港第1・第2ターミナル駅）まで延伸（1998年11月開通）
B滑走路移転・拡張（2000年3月供用開始）
第2旅客ターミナルビル（2004年12月1日供用開始）
東京モノレール、羽田空港第2ビル駅（現：羽田空港第2ターミナル駅）まで延伸（2004年12月1日開業）
空港連絡道路（2004年12月1日供用開始）
第1旅客ターミナルビル北ウイングJALグループ利用拡張（2004年12月21日開始）
第2旅客ターミナルビル南ピア（2007年2月15日供用開始。66 - 70番スポット）
第2旅客ターミナルビル第4駐車場 (P4) 立体化（2010年8月14日供用開始）
第2旅客ターミナルビル本館南側（2010年10月13日供用開始）
第2旅客ターミナルビル南ピア71 - 73番スポット（2013年4月8日供用開始）
第2旅客ターミナルビルの供用開始に先駆け、1998年3月20日に第2旅客ターミナルビルの南寄りに暫定国際線旅客ターミナルビルが完成した。当初はチャイナエアラインのみが使用し、2000年9月から同じく台湾系のエバー航空が就航していたが、2002年4月18日に成田空港のB滑走路が暫定供用を開始したことに伴い、チャイナエアライン・エバー航空はともに成田空港発着となった。
これに伴い浮いた発着枠が活用されたのが、同年開催された2002年サッカーワールドカップ日韓大会開催に伴う日韓間の航路であった。成田開港後の羽田空港と同様、前年の仁川国際空港のオープンに伴い、事実上の国内線専用空港となったソウル市内にある金浦空港との間でワールドカップ開催に合わせてチャーター（貸切便）運航が行われた。この日韓の首都中心部から程近い両空港を結ぶチャーター便が好評を博したため、翌2003年からは「定期チャーター便」という定期便に限りなく近い方式で昼間帯での旅客便運航が開設された。
その後に第1次安倍内閣が打ち出したアジア・ゲートウェイ構想の後押しを受けて、2007年には同じく定期チャーター便方式で、羽田と中華人民共和国の上海虹橋国際空港の間に、2008年には香港国際空港との間に、2009年には北京首都国際空港との間に航路が開設された。
一方、2007年2月に東側ターミナルビル南ピアが供用を開始。これで第3期事業ひいては当初の沖合展開事業が完了し、空港用地は1,271haとなった。さらに高速離脱誘導路の整備などにより、同年9月には発着容量が830回/日（年間30.3万回）にまで拡充された。
航空需要の増大から、羽田空港においては、ラッシュ時は2分間隔で発着が行われるなど、1990年代には発着能力が限界に達しており、増便は困難な状況になっていた。限られた発着枠でできるだけ輸送量を大きくするため、羽田空港では日本の空港としては唯一、小型機の乗り入れが原則として禁止されており、その結果、特に地方空港の利便性が低下し不満が高まっていた。そこで2000年9月から、首都圏第3空港調査検討会により、羽田空港の再拡張や、首都圏に羽田・成田に次ぐ第3の空港を設置し、航空需要の増加に対応する案が検討された。その検討の結果、日本国政府は2001年12月19日に、第3空港の設置よりも優位性のある羽田空港の再拡張を優先的に行うことを決定し、以下の事業が行われた。
D滑走路（RWY05/RWY23）は、神奈川県寄りの多摩川河口付近の海上に、従来の埋め立てとジャケット工法による桟橋を組み合わせた、世界初の人工島と桟橋のハイブリッド滑走路として、既存のB滑走路（RWY04/RWY22）とほぼ平行に建設された。このD滑走路の設計耐久年数は、100年に設定されている。
設計・施工・運用にあたっては制約条件がいくつかあり、対策が行われた。
東京湾の羽田空港沖は、江戸前マアナゴなどで有名な漁場である。滑走路の建設工事の影響により、漁獲量減少が懸念されるとして、地元漁協と国土交通省の漁業補償交渉が難航した。当初、同省は閣議決定されていた2009年末の供用開始に向け、2006年春頃の着工を目指していたが、結果的に目標は達成できなかった。工事は2007年3月31日に開始され、5月20日に関係者による着工記念式典が行われた。同省は、当初の計画に間に合わせるために工期短縮の方法などを模索した結果、2010年10月21日に完成し、供用を開始した。
このD滑走路の設置計画当初は既存のB滑走路と完全に平行な滑走路の建設を予定していたが、南風・荒天時に千葉県浦安市の市街地上空を通過すること、また東京ディズニーリゾートと直線距離300mの沖合いを通過することが問題視され、滑走路の方位を時計回りに7.5度変更した。この変更により、神奈川県川崎市にある東京湾アクアライン浮島換気所のピラミッド状の装飾が制限表面上に出るため、装飾上部が撤去された。
この滑走路の整備により、発着枠が段階的に引き上げられる。引き上げの最短の見通しは以下の通りである。
なお、エアバスA380は後方乱気流が大きく、後続機との飛行間隔を広げざるを得ないことから、昼間時間帯の乗り入れは認められないとされた。
国内線については発着枠の増加により、より小型の飛行機を用いた多頻度運航化が可能となる。国際線については、国土交通省は将来の国内航空需要に対応した発着枠を確保した後の余裕枠を活用して年間6万回程度（短距離便と、深夜早朝時間帯の中・長距離便がそれぞれ3万回、1日約80便）の就航が可能になるという見解を示している。おおむね就航可能な国際定期便については、短距離便でソウルや釜山、台北、北京、上海など。中・長距離便で北アメリカやヨーロッパ、東南アジアなどの主要都市である。当初は羽田発着国内線最長距離の（旧）石垣空港間1,200マイル (1,947 km) 以内の区間を目安としていたが、2008年4月1日には香港線が開設され既にこの目安を超えていた。
ただし、2010年5月17日の、国土交通省成長戦略会議最終報告では、国際線のアジア近距離ビジネス路線限定を廃止して、アジア長距離路線や欧米路線も含めた、高需要、ビジネス路線も発着できるルールに変更した。また、これを可能とするため、発着枠40.7万回＋4.0万回が達成される時点で、今後の首都圏における国内・国際の航空需要の伸びを勘案しつつ、昼間時間帯の残り5.7万回の半分強にあたる3万回の発着枠をさらに国際線に配分することを基本にした。
沖合に建設されているD滑走路を含む空港全体の視認性確保などを目的として、新たに旧管制塔の南東側、第2駐車場に隣接する「バスプール」のエリアに世界で3番目（当時）・国内最高の高さとなる116mの新管制塔が設けられ、2010年1月12日に運用が開始された。これにより、それまでの旧管制塔の飛行場管制室は供用開始から16年で役目を終えたことになるが、新管制塔供用開始後も撤去されずバックアップ用の予備管制塔となった。なお、新管制塔で新設されるのは飛行場管制室とその付帯設備だけで、ターミナルレーダー管制室や航空局庁舎は従来の位置のままである。
また、発着能力増大に伴いグランドコントロールだけでは対処飽和になる可能性が出てくることから、グランドコントロールとは別にエプロン地区のみを管制する「ランプ・コントロール」導入が考えられた。仮に導入された場合、これまでの旧管制塔は成田国際空港の旧管制塔のように「ランプ・コントロール・タワー」として利用することも検討されたが見送られた。
A滑走路とB滑走路および環八通りに囲まれ、かつての国内線ターミナル（1993年まで）と国際線ターミナル（1998年まで）、日本航空のライン整備センターなどがあった区域に、新しい国際線旅客ターミナルビルと国際貨物ターミナル、エプロンなどを建設し、国際線地区としてPFI手法を用いて整備した。2008年4月8日に起工式が行われ、2010年7月末に完成し、同年10月21日に供用開始された。これに伴い、10月12日に旧・P5駐車場が営業を終了し、10月20日に暫定国際線旅客ターミナルビルは閉鎖された。
新たな国際線旅客ターミナルビル（第三旅客ターミナルビル）は、5階建て延べ床面積約15万9000平方メートル（付属棟含む）のターミナルビルと6層7段の駐車場（約2300台収容、延べ床面積約67,000平方メートル）で構成される。空港ターミナルビルには、江戸の町並みを再現した商業ゾーン（4階「江戸小路」）や日本最大級の規模の免税店を設置している。国際旅客ターミナルビルの整備・運営は、国内線ターミナルビルを運営している日本空港ビルデングを筆頭株主とする特別目的会社「東京国際空港ターミナル株式会社 (Tokyo International Airport Terminal Corporation, TIAT)」がPFI方式で実施している。
スポットは固定スポットとオープンスポットがおのおの10か所設置されるのみであるうえ、旅客ターミナルビルがA滑走路とB滑走路および環八通りに囲まれ、更なる拡張も難しいと考えられたことから、前原誠司国土交通大臣が提唱した「羽田空港国際ハブ空港化」の実現には不十分な規模であるとの指摘もあった。
国際貨物ターミナルは、年間50万トンを処理する貨物上屋2棟、生鮮上屋、燻蒸施設などで構成される。国際貨物ターミナルの整備・運営は三井物産グループが設立した特別目的会社「東京国際エアカーゴターミナル株式会社 (Tokyo International Air Cargo Terminal LTD, TIACT)」がPFI方式で実施している。
エプロン・周辺道路などの整備は大成建設を筆頭株主とする特別目的会社「"羽田空港国際線エプロンPFI株式会社"」が実施している。
国際線ターミナルビルの開業に合わせ、同ターミナルへのアクセスとして、東京モノレール羽田線は一部ルートを変更し、ビルに隣接する形での新駅「羽田空港国際線ビル駅」を新設した。また、京浜急行電鉄空港線も、羽田空港駅 - 天空橋駅間のターミナルビル地下に新駅「羽田空港国際線ターミナル駅」を開業し、あわせて国内線ターミナルの最寄駅である羽田空港駅の名称を「羽田空港国内線ターミナル駅」に変更した。
観光面および防災面から、国際線ターミナル近くに羽田空港船着場を開設した。
多摩川左岸に三愛石油株式会社が所有していたタンカーバースを譲り受け、2011年5月から旅客用に改修する工事を行い、同年7月に利用開始された。その後、陸上部分の2期工事が行われ、同年11月30日に待合室施設などが新設され、完成した。
2011年11月16日、国内線第1旅客ターミナルビルのリニューアル工事が完了した。チェックインカウンターが並ぶ2階の出発ロビーの天井には、自然光を取り入れる開口部が設けられ、明るい雰囲気となった。また、保安検査場を通過した後の制限エリア内の商業施設を大幅に拡充したほか、屋上展望デッキも改装して航空機をより見やすくなるようフェンスを更新した。
2009年10月13日、国土交通大臣だった前原誠司は、日本の地方空港から韓国仁川国際空港を経由した海外渡航が増加している現状を問題視。その原因とされている「内際分離」の原則（国際線は成田空港、国内線は羽田空港）を改め、羽田空港と成田空港を一体的に運用し、羽田空港を24時間使用可能な国際ハブ空港とする方針を明かした。この方針を受け、新設した国際線旅客ターミナルビルを2013年度をめどに夜間駐機場として整備された北側エプロン方面へ延長増築し、搭乗口を増設する拡張計画が打ち出された。
拡張部分についてもPFI事業として整備され、2011年6月21日、国土交通省と東京国際空港ターミナルが国際線旅客ターミナルビル本館の改修と増築、北側エプロンへの固定スポット8か所分のサテライト増築、立体駐車場の増築、ホテルの新設を内容とする拡張計画に合意した。また、2012年8月31日、国際線エプロンの増設などの拡充整備による事業契約の変更について、国土交通省関東地方整備局と羽田空港国際線エプロンPFI株式会社が変更契約を締結した。
2014年3月30日、拡張部の一部が供用開始。ターミナルビルはT字状になり、延べ面積は約15万9000m2から約23万6000m2に約1.5倍拡大、固定スポット（搭乗口）が10から18、チェックインカウンターが96から144、出発保安検査場が1か所から2か所に増加するなどした。
2014年8月28日、拡張部一般エリアが供用開始。イベントスペースや多目的ホール、レストランや物販店などの商業店舗が設けられた。
2014年9月30日、ロイヤルパークホテル ザ 羽田（現・THE ロイヤルパークホテル 東京羽田）開業。またホテル開業に合わせ、ビジネスジェット専用ゲートの供用が開始された。
2020年3月14日、第2ターミナルの国際線運用に伴い、「国際線ターミナル」の名称が「第3ターミナル」に変更、あわせて京浜急行電鉄の羽田空港国内線ターミナル駅は「羽田空港第1・第2ターミナル」駅に、羽田空港国際線ターミナル駅は「羽田空港第3ターミナル」駅に改称。東京モノレールの羽田空港第1ビル駅は「羽田空港第1ターミナル」駅に、羽田空港第2ビル駅は「羽田空港第2ターミナル」駅に、羽田空港国際線ビル駅は「羽田空港第3ターミナル」駅にそれぞれ改称された。
2020年3月29日、第2旅客ターミナル、66-73番スポットの、国際線運用を開始。
2020年4月11日、新型コロナウイルス感染症の影響により、第2旅客ターミナル、66-73番スポット国際線運用エリアを閉鎖。
2023年7月19日、新型コロナウイルス感染症が5類感染症に変更されたことによる利用者増加のため、第2旅客ターミナル、66-73番スポット国際線運用エリアの運用を再開。
2009年4月、政府・与党が長距離国際線への対応としてC滑走路を南東（D滑走路側）へ360m延長して3,360mにする方針を固め、追加経済対策に盛り込むこととした。これは長距離国際線の輸送力を増強、大型機の離着陸を可能にする施策で、特に深夜早朝時間帯に就航する長距離国際線の大型化が可能となる。2009年度中に着工し、2013年度完成予定であったが、用地内の廃棄物対策の検討に時間を要したため事業期間が約1年伸び、2014年12月11日から施設供用開始となった。
供用開始に伴い、深夜帯の北向き離陸用途として、現在主に使用しているD滑走路に加え、C滑走路の深夜制限も緩和されるため、エアバスA380型機やボーイング747型機などの大型旅客機も、深夜早朝にC滑走路を使用できるようになる。また関連する工事として、34Rに於けるILSの更新も行われ、2015年8月20日からILSカテゴリーIIIa、2016年1月7日からILSカテゴリーIIIbが供用開始となることで、視界不良時の着陸基準が新たに設定され、空港機能の冗長性向上が図られた。
羽田空港では、通常の管制業務のほかに、航空管制運航情報官の運航援助情報業務や、航空管制官・航空管制運航情報官を置かない三宅島空港、神津島空港、新島空港、八丈島空港のリモート管制を行う東京飛行援助センター(FSC)が設置されていたが、東日本の業務集約を目的に2021年に東京運航拠点(FAIB)に改組され、仙台FSC・新千歳FSCの運航援助情報業務を集約した。今後、航空管制運航情報官の運航援助情報業務に専念するため、2022年10月に東京FAIBのリモート管制を新千歳対空センターに移管した。。
また、2019年には「首都圏空域再編」「東京進入管制区拡大」および「R-116（チャーリー）空域変更」を行い、羽田空港を含めた管制空域の再編が実施された。