2000年4月，敦煌机场正式申报设立敦煌航空口岸。

2001年9月7日，敦煌机场2800米跑道试飞成功，飞行区指标变更为4C；12月，敦煌机场T2航站楼开工。

2002年8月18日，敦煌机场T2航站楼投入使用，建筑面积达4383平方米。

2007年9月，敦煌机场站坪扩建工程正式开工；10月9日，敦煌机场国际联检大厅通过验收；10月17日，敦煌机场开通首条国际航线，即日本福岛航线。

2008年6月30日，敦煌机场站坪扩建工程完工；7月24日，敦煌机场站坪扩建工程通过竣工暨行业验收，新增2个C类机位。

2012年6月，国务院批准并颁布实施《国家口岸发展规划（2011-2015）》，敦煌机场航空口岸位列规划口岸名单；10月，敦煌机场三期改扩建工程获中国国家发展和改革委员会批复。

2014年11月13日，敦煌机场被列为紧急迫降机场提供国际航班在遭遇突发状况下实施迫降使用。

2015年3月，敦煌航空口岸对外开放获国务院批准；6月29日，敦煌机场开通首条地区航线，即由香港快运航空使用空客A320-200执飞的香港航线；12月30日，敦煌机场三期改扩建工程正式开工，新建T3航站楼，跑道向东延长600米，新建民航站坪使机位增至20个。

2016年1月1日，敦煌机场三期扩建工程全面开工建设；2月26日，敦煌机场三期扩建工程可行性研究报告获甘肃省发展和改革委员会批复；3月15日，敦煌机场T3航站楼钢结构封顶；7月15日，敦煌机场跑道延长工程开工；7月19日，敦煌机场T3航站楼竣工；8月31日，敦煌机场T3航站楼正式转场投入运营。

2017年2月8日，敦煌机场进行T2航站楼改造为国际航站楼的工程，建筑面积由4386平方米增加至5576平方米；3月15日，敦煌机场停航进行跑道延长施工；5月26日，敦煌机场复航；6月7日，敦煌机场3400米跑道试飞成功；8月16日，敦煌机场3400米跑道投入使用，飞行区指标变更为4D；11月20日，敦煌机场T2航站楼国际厅项目完工。

2018年1月25日，敦煌机场T2航站楼国际厅项目通过验收；6月4日，敦煌机场T2航站楼国际厅启用。

2019年2月2日，敦煌机场航空口岸通过国家验收，也是中国第二个县级航空口岸；6月，敦煌机场航空口岸正式对外开放。

2020年3月10日，敦煌莫高国际机场获中国民用航空局批复更名为“敦煌莫高国际机场”，英文名称为“DUNHUANG MOGAO INTERNATIONAL AIRPORT”，成为中国国内继义乌机场、满洲里西郊机场之后第三个县级市国际机场；5月9日，敦煌莫高国际机场海关正式揭牌运行；6月5日，敦煌莫高国际机场揭牌启用；8月7日，敦煌莫高国际机场首次保障C919飞机试飞任务。

2021年6月19日，敦煌莫高国际机场成为中国商飞民用飞机试飞中心敦煌试飞基地，驻T1航站楼。

2024年1月12日，2024年首批韩国入境旅客落地敦煌莫高国际机场。这是敦煌首次开通韩国首尔航线。

2024年4月10日，敦煌莫高国际机场首次开通福州—西安—敦煌往返航线航班。4月22日，香港航空开通香港至敦煌旅游包机航班。6月，库尔勒—敦煌—嘉峪关往返航线首次正式通航。该航线由华夏航空每周二、四、六执飞，对促进库尔勒、敦煌、嘉峪关区域旅游经济发展将起到积极作用。

敦煌莫高国际机场T1航站楼于1987年投入使用，外形取自敦煌莫高窟形式，整体取“天圆地方”之说，2021年6月19日转为中国民用大飞机试飞保障基地。

敦煌莫高国际机场T2航站楼于2002年8月18日投入使用，2018年6月4日国际厅投入运营，面积5576平方米。

敦煌莫高国际机场T3航站楼于2016年8月31日投入使用，面积达12198平方米，设有4个登机廊桥；航站楼分为主楼及东西两侧连接廊共三个部分，建筑最高点为22.8米；设迎客大厅、办票大厅、远机位候机厅、行李分拣厅、行李提取厅、近机位候机大厅、设备用房等。

截至2021年2月，敦煌莫高国际机场飞行区指标等级为4D，标高1124.7米，消防保障和应急救护等级均为6级；跑道编号为08/26，长3400米，宽45米，两侧肩道宽45米，为双向I类精密进近跑道，可满足E类飞机备降需求；民航站坪面积达22万平方米，共有20个机位，其中E类机位1个、D类机位2个、C类机位17个；机场有3条长240米的垂直联络道，其中2条宽30米，1条宽20米；最大可使用机型为波音B767-200。

2024年3月31日起，敦煌莫高国际机场开始执行2024年夏航季航班时刻，共计划执行客运航线22条，通航城市18个。

2024年10月27日，敦煌莫高国际机场将执行冬航季航线航班计划。换季后，共计划执行客运航线10条，运营航空公司5家：分别是东航、川航、春秋航、成都航、华夏航，通航城市12个，通航点12个：分别是北京（大兴）、上海（虹桥）、成都、西安、杭州、重庆、兰州、西宁、库尔勒、嘉峪关、吐鲁番、花土沟，将满足广大旅客多种出行需求。

截至2020年3月，敦煌莫高国际机场共有1个头等舱和4个经济舱旅客乘机登记柜台，人工值机柜台在航班起飞前45分钟（海南航空）、30分钟（东方航空）停止办理登记手续。

2023年9月26日，敦煌莫高国际机场年旅客吞吐量首次突破100万人次。

敦煌莫高国际机场设立了自助值机设备；自助值机流程：

1、点击首页“进入”按钮。

2、在证件号码栏目输入购票时的有效证件号码和个人信息。中华人民共和国颁发的二代身份证和护照可以直接在自助值机设备上相应位置直接扫描。

3、输入完证件信息后，屏幕会显示航班信息。点击“确认”后，自助值机系统将进入航班座位选择界面，显示白色的座位为可选座位，可根据喜好选择可选的座位，座位选择完毕后按“下一步”即可打印登机牌。

4、未打印电子客票行程单的旅客可在操作界面中点击“打印行程单”按钮进行打印。

前往敦煌莫高国际机场的旅客可在敦煌大酒店、敦煌饭店、敦煌宾馆、敦煌汽车站、敦煌火车站乘坐机场大巴，车程时间约20-25分钟。

敦煌莫高国际机场有314省道连接敦煌市区和柳格高速公路（G3011）。

敦煌莫高国际机场航空口岸开放工作，是甘肃省加快向西开放步伐，打造丝绸之路经济带甘肃段建设的重要内容。敦煌莫高国际机场航空口岸为甘肃省发挥向西开放重要战略平台作用奠定了坚实基础，为促进丝绸之路经济带甘肃段建设提供了有力支撑。（甘肃省商务厅 评）