Lufthavnen ble bygget i 1958 for å betjene petroleumsindustrien i Karamay distriktet. Som følge av veksten Karamay opplevde ved milleniumsskiftet ble lufthavnen utvidet med byggestart 18. august 2003. Arbeidene ble sluttført 6. oktober 2006, og i april 2006 ble lufthavnen offisielt åpnet for normal trafikk. Utbyggingsprosjektet oppgraderte lufthavnen fra 3C til 4D.