Astanas første flyplass ble bygd i 1931 i utkanten av byen, og ble utviklet videre etter andre verdenskrig. Men en ny flyplass, som ble Astana internasjonale lufthavn ble bygd 11 km sør for byen, og åpnet i november 1963. Den ble i stor grad brukt av Aeroflot og det lokale direktoratet. Etter overføring av kapital fra Almaty til Astana i desember 1997, gjennomgikk flyplassen en serie med store rekonstruksjoner som brakte den opp til internasjonale standarder, inkludert nåværende 3 500 meter rullebane. En ny passasjerterminal tegnet av den japanske arkitekten Kisho Kurokawa ble åpnet i februar 2005.