初期发展
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1997年投入使用的航站楼，摄于2006年。该航站楼2007年翻新为现在的1号航站楼
郑州的主要机场原为位于郑州市区东部的郑州东郊机场，该机场始建于1942年，1956年中国民航建立民用航空站，将该机场改为军民合用机场。随着郑州城市发展的需要，1992年国务院批准在新郑市薛店镇兴建新的民用机场[9]。新机场最初以所在镇命名为“郑州薛店机场”，1996年改为“郑州新郑机场”[10]。机场于1994年6月24日奠基动工兴建，并于1997年8月28日建成并投入使用。首期工程占地面积近7000亩，航站楼建筑面积4.5万平方米，工程总投资13.2亿元，土建工程造价1.2亿元。机场站坪面积10.9万平方米，可同时停放12架飞机，设有长3400米宽60米双向混凝土跑道一条，装备有I类仪表着陆系统，飞行区等级为4E级，可满足波音747-400型全重起降。新郑机场启用后，原东郊机场的民用航班全部转入新郑机场，原ICAO代码ZHCC，IATA代码CGO也都转移至新郑机场，东郊机场停止了民航服务，并在2000年后随着郑东新区的规划而拆除，在其原址兴建了郑东新区CBD[11]。
2000年9月30日，经中国国务院批复，同意郑州航空口岸对外籍飞机开放[12]，新郑机场成为国内第21座国际机场，2002年7月9日正式开通国际航线[13]。
改扩建工程
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改扩建中的1号航站楼，摄于2007年
2005年，新郑机场改扩建工程正式启动，并于2007年完成。改扩建后，郑州机场航站楼面积达到近13万平方米，停机坪达到26万平方米，停放机位从以前的14个增加到43个，最大的两个停机位可以停包括空中客车A380和波音777在内的最先进的飞机机型。[14]机场年旅客保障能力从380万人次提升到1200万人次[15]。
2008年，新郑国际机场成为首批可直航台湾的机场之一，由中国南方航空公司、深圳航空和中华航空三家公司经营郑州至台湾的飞行业务。国际航线上，有定期前往韩国首尔等地的航班，以及部分包机航线。2008年完成旅客吞吐量588.76万人次，跻身全国机场20强。
2009年，郑州机场旅客吞吐量达到734万人次、货邮吞吐量7万吨。2010年全年旅客吞吐量871万人次。截止2010年，共有17家航空公司在郑州机场运营，开通航线78条，通航55个城市和地区，每周航班1400多个。2011年共完成旅客吞吐量1015万人次，首次突破千万，出入境人数突破30万大关，正式跨入国家大型机场行列。
2014年郑州机场旅客及货邮吞吐量再创新高，完成旅客吞吐量15805443人，同比增长20.29%；货邮吞吐量370420.8吨，同比增长44.86%；运输起降147176架次，同比增长15.64%。[8]
货运发展
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2010年以来，郑州机场引进了国内外一些知名的货运航空公司，开通郑州经莫斯科至欧洲的定期国际货运包机航线，郑州的货物可直达莫斯科、阿姆斯特丹、法兰克福、卢森堡和布拉格等十多个城市。[16]
2010年，富士康落户郑州航空港区，建立以生产智能手机为主的工厂，并带动了相关产业的发展。与之相呼应的是，新郑机场的货运量开始迅速增长，从2010年的8.58万吨[17]增长至2017年的50.27万吨[18]，平均年增速高达34%。新郑机场迅速成为中国第七大货运机场。
2014年，河南航投收购卢森堡货航35%的股权，卢森堡货航开通了飞往新郑机场的航线[19]。自此以后，卢森堡货航在全球范围内正式启动了双枢纽战略，新郑机场成为卢森堡货航的枢纽机场，并开通了多条通往欧洲和北美的货运航线。2017年6月13日，卢森堡货航与河南航投签订协议，合资成立以郑州为基地的本土货运航空公司[20]。
二期工程
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郑州新郑国际机场二期工程于2012年12月19日开建。二期工程占地8587亩，主体建筑包括总面积48.45万平方米的2号航站楼、长3600米的第二跑道及第二平行滑行道（跑道飞行区用地6310亩）、总面积27万平方米的GTC综合交通换乘中心、高93米的新塔台、占地4.1万平方米的货运站以及空管、供油等相关配套设施。机位81个，其中近机位69个，远机位8个，货运机位4个。工程设计旅客吞吐量2900万人次/年、货邮吞吐量50万吨/年、飞机直降量23.6万架次/年。
2015年9月二期工程主体完工，2号航站楼与综合换乘中心（GTC）于2015年12月19日投用[21][22]，第二跑道于2016年1月7日投用[23]，使新郑机场成为中国中部地区第一个拥有双航站楼双跑道的机场。
近期发展
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2015年以来，新郑机场的远程与洲际客运航班开始发展。阿联酋航空于2016年5月3日开通迪拜经银川至郑州的航线[24]（已于2018年11月中止），成为郑州第一条通往中东地区的航线。2016年11月11日，四川航空开通成都经郑州至温哥华的航线，为新郑机场第一条定期洲际直飞航线[25]。随后多家航空公司又陆续开通了从新郑机场前往墨尔本、悉尼和伦敦希斯罗的定期洲际直飞航线。
2015年12月31日，郑机城际铁路开通运营，新郑机场实现空铁联运。2017年1月12日，郑州地铁城郊线开通[26]，将新郑机场纳入郑州地铁系统中，标志着新郑机场成为继上海虹桥机场之后，全国第二个将地铁、城际铁路、高速公路、高速铁路等多种交通方式立体引入、有效衔接的机场。
2017年，新郑机场的旅客吞吐量达2429.9万人次，货邮吞吐量为50.27万吨，客运量首次超越武汉天河国际机场与长沙黄花国际机场，成为中部六省客货运量均排名第一的机场[27]。
2018年4月11日，中国民用航空局正式批复，同意郑州机场飞行区指标由4E升级为4F，至此，郑州机场正式跻身国内最高等级机场俱乐部，成为中国第十二个4F等级机场[28]。