2010年6月4日，温州永强机场首条全货机定期航线——温州至深圳航班正式开通。

2010年12月14日，温州机场集团有限公司登记成立。

2011年6月5日，国务院批复温州机场为一类口岸，允许对外国籍飞机开放。

2011年6月30日，温州永强机场新国际候机楼启用，面积1.05万平方米，可满足年旅客吞吐量30万人次的需求。

2011年11月11日，温州机场T2航站楼暨综合交通枢纽工程正式开工，该工程总投资60多亿元，工期四年，设计旅客吞吐量可达1300万人次。T2航站楼完工后，T1航站楼改做国际航站楼。

2012年2月，温州机场正式对境外航空公司开放。

2012年8月20日，温州永强机场开通温州至韩国济州航线，由韩国济州航空公司承运，成为温州机场开通的第一条国际航线。

2013年2月6日，机场台湾居民口岸签注点正式启用。

2013年3月7日，机场首条国际正班航班——由中国东方航空执飞的温州至曼谷航线开通。

2013年3月11日，中国国家民航局批复同意温州永强机场正式更名为温州龙湾国际机场。同年5月，温州龙湾国际机场正式挂牌。

2013年8月9日，机场新跑道通过竣工验收；9月30日，通过民航行业验收。

2014年4月3日零时，机场PBN飞行程序正式生效，将利用卫星GPS系统导航飞机起降，对温州机场新航线航班开发具有里程碑式的意义。

2014年4月16日，机场首条洲际正班航线——由中国东方航空执飞的温州经上海浦东至罗马航线航线开通。

2014年6月17日，机场与德国汉莎膳食服务（香港）有限公司签订合作协议，设立中外合资企业温州龙湾国际机场汉莎航空食品有限公司。

2014年8月22日，微信旅客自助服务平台正式投用，10月14日安检“一证通关”系统开始试运行。

2014年9月1日，机场ACARS地面服务支持系统正式开通，实现大部分航班舱单电子化。

2014年10月20日，机场国际中转厅通过海关、国检、边检三家联检单位验收。

2014年12月11日，飞行区改扩建工程800米平行滑行道投用，标志着飞行区改扩建工程全面完工，扩建过后的温州机场飞行区高峰小时航班时刻容量达到28架次，可满足E类飞机使用要求。

2014年12月30日，温州机场交通枢纽综合体工程、市域铁路S1、S2线机场段工程、温州机场新建货运区工程等三大工程同时开工，总投资达60多亿元。

2015年5月20日，通用航空基地开工建设。

2017年8月，温州机场新建航站区配套工程（T2航站楼空侧站坪及货机坪）第二阶段顺利通过竣工验收。

2018年6月1日，温州龙湾国际机场T2航站楼启用，自此所有国内进出港航班停靠T2航站楼；国际、地区进出港航班则使用T1航站楼国际厅。

2020年11月2日，温州龙湾国际机场三期扩建项目正式签约，计划新建3600米第二跑道、新建T3航站楼、改扩建T2航站楼、新建物流货运区。

2021年2月，浙江省发改委组织召开温州龙湾国际机场三期扩建项目预可行性研究报告预评估会，标志着温州机场三期扩建项目前期工作迈出关键一步。

2022年8月1日起，禁止在温州机场净空保护区升放孔明灯、无人机、风筝。燃放烟花爆竹等行为，违反规定且情节严重的将处2万元以上10万元以下罚款，如影响到飞行安全、造成一定后果的，还要承担相应的刑事责任。

2023年12月，温州机场三期扩建项目预可报告获国家发改委正式批复，标志着该项目前期工作取得重大突破，为项目开工奠定基础，也意味着温州机场正式开启新一轮建设发展行动，机场能级将实现新跃升。

2024年10月15日，韩国德威航空复航温州-首尔航线。

截至2018年6月，温州龙湾国际机场候机楼总面积12.95万平方米，其中T2国内候机楼11.6万平方米，T1候机楼国际厅1.35万平方米；停机坪53.4万平方米，停机位59个，登机廊桥29座。

2011年11月，温州龙湾国际机场T2航站楼工程正式开工。T2航站楼外立面大量采用玻璃幕墙及铝合金饰面，楼内设21座登机桥、22条安检通道、51个值机柜台，各类运行系统达数十套。

温州龙湾国际机场飞行区等级为4E级，拥有一条长3200米、宽45米跑道（含道肩60米），一条3200米平行滑行道，高峰小时可起降28架次，可保障波音747-400、空客A340-600及以下机型起降，能够满足年旅客吞吐量1500万人次的容量要求。

2014年12月30日，温州机场交通枢纽综合体工程、市域铁路S1和S2线机场段工程、温州机场新建货运区工程等三大项目同时开工，总投资60多亿元。交通枢纽综合体占地面积155611平方米，总建筑面积282867平方米，包含酒店、办公区域、长途汽车站、商贸中心以及轨道站厅站台等功能；温州机场新建货运区工程则主要承担国际、国内货物配送、储存等功能。

2014年4月3日零时，温州龙湾国际机场PBN飞行程序正式生效，利用卫星GPS系统导航飞机起降。机场消防保障等级为8级。

2023年年初启动温州机场能源监测系统（二期）工程项目建设工作，2023年12月，工程顺利通过竣工验收。

截至2018年11月，温州龙湾国际机场累计通航城市133个，其中国内104个、地区4个、国际25个。截至2018年6月，机场实际营运城市75个，其中国际（地区）城市15个。营运航线125条，其中国际（地区）航线16条。在机场营运航空公司42家，其中中国国际航空设有温州分公司，东方航空、南方航空、上海航空、重庆航空设有过夜基地。

2024年3月31日，温州龙湾国际机场开始启用2024夏秋航季时刻表。

2022年11月28日，中国国际航空公司正式开通温州龙湾国际机场至意大利米兰马尔彭萨国际机场的客运定期航班。

2022年12月15日，印尼苏拉维加亚航空公司正式开通温州龙湾国际机场至印尼雅加达哈利姆·珀达纳库苏马国际机场的客运定期航班。

据2024年7月机场官网信息显示，温州龙湾国际机场乘机手续在航班起飞前4小时开始办理，所有航班的乘机手续在航班起飞前35分钟截止办理。晚到旅客可到相应加急柜台请求协助。

2018年6月1日起，温州龙湾国际机场所有国内进出港航班停靠T2航站楼；国际、地区进出港航班则使用T1航站楼国际厅。

2016年，温州龙湾国际机场旅客吞吐量818.97万人次，同比增长11.3%；货邮吞吐量7.77万吨，同比增长7.0%；起降架次6.79万架次，同比增长10.0%。

2017年，温州龙湾国际机场旅客吞吐量928.56万人次，同比增长13.4%；货邮吞吐7.55万吨，同比下降2.9%；起降架次7.45万架次，同比增长9.70%；分别位居中国第35、第31、42位。

2018年11月23日，温州龙湾国际机场年旅客吞吐量首次突破1000万人次。

2019年，温州机场完成航班起降量9.23万架次、旅客吞吐量1229.17万人次、货邮吞吐量8.11万吨，同比分别增长6.87%、9.56%、1.14%。

2023年，全年完成航班起降9.34万架次，创历史新高；旅客吞吐量1168.82万人次，在全国千万级机场中排名第34位；货邮吞吐量10.6万吨，首破十万大关，跻身全国机场30强。

2014年8月22日，温州龙湾国际机场微信旅客自助服务平台正式投用。乘客可通过“温州龙湾国际机场”微信公众号提前选择座位完成值机，可在航班起飞前两小时可以取消值机。

2014年10月14日，温州龙湾国际机场安检“一证通关”系统开始试运行。无托运行李且无携带婴儿的旅客可通过微信平台领取电子登机牌，凭二代身份证直接进入安检登机手续。该服务开放时间为航班起飞前3小时至30分钟。

2018年11月28日，温州龙湾国际机场正式上线了旅客无纸化便捷乘机服务，旅客通过手机网上值机，自动生成电子登机牌，凭该电子登机牌实现便捷快速乘机。

2017年9月机场官网显示的自驾车须知如下：

1、驾驶机动车到机场送客，到达候机楼前根据交通标志牌指引进入右侧（东面）送客车道，沿着出租车排队等候区、机场大巴士接客区、备用下客区等处前行，经过候机楼2号门后，靠右侧可进入下客区。

2、接客车辆根据交通标志牌指引进入候机楼前走侧（西面）两条车道，从1号入口进入临时停车场迎候旅客，遇1号口拥堵时，可继续前行从2号口进入临时停车场等候。

3、机场候机楼对面的临时停车场对接机车辆提供15分钟的免费停放时间，超出15分钟且在1小时内收费5元，每超出1小时（不足1小时按1小时计算）加收5元，每日单车封顶60元。

4、到达的旅客从4、5号门离开候机楼，经人行横道进入临时停车场，在停车场内上车离开。

5、前往中航油、客运站、交警大队、夜间停车场以及机场出口等处的车辆，根据交通标志牌指引从候机楼前直行车道通行，不得停留。

2015年5月20日，温州通用航空基地项目开工建设。该工程是温州龙湾国际机场“十二五”十大重点工程之一，由浙江省发改委立项，拟新建一条2100米、宽45米的通用航空专用跑道，12.14万平方米机坪（设30个机位），3000平米公务机航站楼，机库、通信导航、气象、助航灯光、油料、消防救援等工程，以及供电、供水、污水、雨水等公用配套工程。总用地面积2724亩，其中用海面积2340亩，估算投资19.37亿元。该通用航空跑道位于机场东侧，远期规划长度为2600米。

温州机场交通枢纽综合体主体工程占地面积155611平方米，总建筑面积282867平方米，建设商业、酒店、办公、长途汽车站、停车场以及轨道站厅站台等。机场航站区公用配套工程建设道路桥梁、河道、110KV变电站、给排水、能源中心等配套设施。

新建T3航站楼、扩容T2航站楼、改造T1航站楼，在T3航站楼前建设独立的进出场道路，在T3航站楼西侧新建站前停车楼；在现有跑道东侧新建一条长3600米的第二跑道及相应的滑行道系统；新建货运设施、货运服务设施和机务维修设施，以及相应生产配套、供冷供热、通信、信息、供电、供水、雨污水、燃气、绿化及河道改造等设施；并同步建设空管工程和供油工程。三期扩建项目机场工程总投资125.5亿元。

温州机场三期扩建项目是一次涵盖机场全保障领域的基础设施大升级。项目建成后，机场的运力保障和航空能级将实现全新的跃升和巨大的跨越。新建T3航站楼包括主楼和廊道面积将达到18万平方米，航站楼总面积达33万平方米，满足2030年旅客吞吐量3000万人次的目标需求。货运方面，三期扩建规划的货运区面积达200多亩，可满足年32万吨货运量，是机场现有货运保障能力的近2倍。

根据机场2013版总体规划，温州龙湾国际机场近期规划为国内干线机场和通用航空基地机场，2020年旅客吞吐量为1300万人次，货邮吞吐量30万吨；远期规划为大型国际机场和通用航空基地机场，2040年旅客吞吐量3500万人次，货邮吞吐量150万吨；近期规划用地9891亩，远期规划用地22776亩，远景总控制用地27380亩。

建设温州龙湾国际机场是加快温州民航事业发展的重要基础，有利于深入实施浙江“民航强省”和温州“航空大都市”战略，促进温州经济社会转型发展；有利于充分发挥民航在转变经济发展方式、促进产业转型升级中的重要作用；还有利于统筹规划建设现代化航空港，完善航线网络布局，拓展民航运输市场。