2020年11月18日，太原武宿國際機場擴建工程開工，正式新建T3航站樓和第二跑道。與以往不同的是，幾十年來無論武宿國際機場如何建設，佔地全部在太原地界，說是太原的機場名正言順；而這次擴建將橫跨太原、晉中兩市地界，T3航站樓雖在太原地界，但第二跑道的一部分進入晉中地界、一部分仍在太原地界。也就是說，今後民航班機從第二跑道起飛，會從太原的航站樓搭客、進入晉中的第二跑道起點位置，然後助力滑行出晉中，進入太原境內的第二跑道騰空而起。也許旅客不會注意到，坐飛機起跑短短幾千米，竟不小心跨越了兩座城市。
目前，太原武宿國際機場有兩座航站樓、43個機位、1條跑道；與日益增加的航班數量相比，年旅客吞吐量超過1000萬人次，現在的機位已經遠遠不夠用了。每到秋冬航班高峰季，從北方飛往南方的候鳥航班驟增，當現有機位全部停滿的時候，不得不靠擺渡車接送旅客，進入機場區域臨時搭梯完成登機。所以，當長遠規劃在徐溝的新機場沒有落地前，對現有機場擴建顯得迫在眉睫。
新建的T3航站樓，將為武宿國際機場新增79個機位，相當於在現在機場接機能力的基礎上增加了近兩倍，使得機場規劃總機位達到百餘個，年旅客吞吐量達到4000萬人次。為了滿足增加近兩倍的停靠飛機接待旅客數量，僅靠現有的一條跑道是遠遠不夠的，所以要配套新建一條新跑道，它的起點、第一落地位置進入晉中市榆次區地界，加速起飛、減速停靠位置在太原市小店區地界。
如果說原來的機場單單是太原的，佔地面積約2000畝，都在太原地界；那麼擴建後的機場橫跨兩市，佔地太原地界4800畝、晉中地界2200畝，將屬於太原、晉中共同擁有，推動太榆同城化的又一個豐碩成果。更大的意義在於，成為輻射整個太原都市圈的空港樞紐，服務範圍超出一座城市的範圍，涵蓋太原、晉中、呂梁、忻州多座城市。
擴建後的機場佔地總面積達到7000畝，是原來機場總面積2000畝的3.5倍，這已經不僅僅是擴建，而是在舊機場基礎上增加了2.5個新機場，同時，還要與太原軌道交通1號線接駁，為第二條軌道交通線路預留接設施，方便高鐵、地鐵換乘飛機。
太原國際武宿機場此次大規模擴建後，將在相當長的時間內滿足旅客需求，讓規劃徐溝新機場在10年內顯得渺茫。