Trước năm 1975, sân bay cũ còn được gọi là "Phi trường Căng E.S.E.P.I.C" do nó tọa lạc gần Trường Cao đẳng Thể dục Thể thao Đông Dương (École Supérieure d’Éducation Physique de Indochine) do chính quyền thực dân Pháp xây dựng năm 1940. Năm 1960, chính quyền Việt Nam Cộng hòa cải tạo khu vực này thành một căn cứ không quân dã chiến phòng thủ miền nam trung bộ và đông nam bộ. Tuy nhiên, mỗi tuần có một chuyến bay thương mại giữa Phan Thiết và Sài Gòn do hãng hàng không Air Viet Nam khai thác. Hiện nay, khu vực sân bay cũ này thuộc phường Đức Long và bị bỏ hoang.

Ngày 18 tháng 1 năm 2015, Phó Thủ tướng Hoàng Trung Hải chính thức phát lệnh khởi công xây dựng sân bay Phan Thiết mới - dự án sân bay đầu tiên của cả nước đầu tư theo hình thức đầu tư BOT. Việc đầu tư xây dựng sân bay Phan Thiết theo hình thức BOT cũng là bước đột phá trong việc thu hút đầu tư vào lĩnh vực giao thông vận tải - hàng không dân dụng, nhằm thực hiện tái cơ cấu đầu tư công.

Theo báo cáo đầu tư, sân bay Phan Thiết có diện tích hơn 500 ha được xây dựng với mục tiêu lưỡng dụng, kết hợp giữa phát triển kinh tế với an ninh quốc phòng; dự kiến sau 3 năm xây dựng, sân bay sẽ đi vào hoạt động từ năm 2018.

Sân bay này nằm trên địa bàn xã Thiện Nghiệp, sân bay Phan Thiết gồm hệ thống nhà ga, thông tin kỹ thuật có thể tiếp nhận 500.000 khách/năm (giai đoạn 1); 1 đường cất, hạ cánh tiêu chuẩn có thể tiếp nhận một số máy bay quân sự, các máy bay dân dụng A320, A321 và tương đương; 1 đường bay cất, hạ cánh đặc thù khác. Sân bay Phan Thiết cách trung tâm thành phố Phan Thiết khoảng 10 km; cách Thành phố Hồ Chí Minh khoảng 210 km.

Sân bay Phan Thiết được Bộ GT-VT phê duyệt tại Quyết định (QĐ) 3216/QĐ-BGTVT ngày 16.10.2013. Đây là sân bay lưỡng dụng, được thủ tướng Chính phủ đồng ý và giao cho Bộ Quốc phòng làm chủ đầu tư phần hạng mục quốc phòng, UBND tỉnh làm chủ đầu tư hạng mục bay dân dụng. Tuy nhiên, kể từ ngày khởi công (18.1.2015) tức đã hơn 4 năm sau ngày khởi công, dự án sân bay Phan Thiết vẫn “giậm chân tại chỗ”, chưa được triển khai.