烏魯木齊地窩堡國際機場位於新疆維吾爾自治區首府——烏魯木齊市西北郊，距市中心16.8公裡。是我國八大區域樞紐機場之一，與昆明長水國際機場並列為中國兩大門戶樞紐機場。
烏魯木齊機場始建於20世紀30年代初期，最早是在市東北郊一片戈壁荒灘上略加碾壓形成的一塊簡陋的飛行場地。抗日戰爭時期，國民黨政府為了另闢國外空中通道，與蘇聯商妥於1939年成立了中蘇民用航空公司，設總站於迪化（解放後改稱烏魯木齊）。當時，在場內修建了飛行站、旅客候機室、定向臺等，但未修道面。
▲20世紀50年代，中蘇航空公司工作人員在戈壁灘上架設電臺
1950年，新成立的中蘇航空公司仍沿用了此機場，在場地上碾壓維護形成了一條固定方向的土質跑道，長1800米、寬100米，可接納伊爾-14飛機起降。
1955年，中蘇航空公司撤銷，該機場由民航局西北管理處接管使用。1959年，民航新疆區局成立後，建成航管及辦公樓、售票處、招待所等。
1960年，曾擬將該機場遷建至米泉縣下泉子境內，但由於種種原因未能實施。
1971年，周恩來總理兩次指示要開闢從新疆飛出去的國際航線。於是，當年又在原地窩堡機場場址上進行了擴建。
這次擴建是按照國際機場的規模和要求進行的，飛行區指標為4D，建有I類精密進近儀表跑道，可供伊爾-62、TU-154以下飛機起降。跑長3200米、寬50米，設有完善的目視助航燈光系統。站坪6.91萬平方米，可停放8架大型運輸飛機。
擴建工程於1971年7月12日開工，跑道及候機樓主要工程於1973年12月竣工交付使用，全部擴建工程歷時12年，於1983年結束，投資總額為7429.4萬元。
這次擴建後，機場設施功能已較為完備，當時在國內屬於領先，結束了烏魯木齊機場土跑道的歷史，使烏魯木齊地窩堡機場成為當時與北京、上海、廣州並稱的四大門戶機場。
1992年，烏魯木齊國際機場旅客吞吐量達到80萬人次，處於超負荷運轉狀態，各種設施老化，機場供油能力不足，遠不能適應新疆航空運輸市場迅猛發展的需求。
1993年12月，烏魯木齊國際機場改擴建工程由國務院批准立項，意味著一次更大規模的擴建開始了。
這一次，按飛行區指標4E標準建設，規模按年旅客吞吐量405萬人次、年飛行架次31250架、年貨郵運輸量4.135萬噸建設，整個工程分兩期實施。
一期工程從1994年4月1日開工，1998年8月31日竣工驗收。主要項目有：飛行區、航管氣象樓、機務維修區、航材區、貨運庫房及配套的供電、供水、供暖、汙水汙物處理，及文化中心、幼兒園等。
1998年8月，二期工程航站區及供油工程建設啟動，於2001年12月16日竣工驗收。
時隔6年，2007年4月18日，國家總投資達28億元的烏魯木齊國際機場三期改擴建工程破土動工。當年，佔地10.6萬平方米的T3航站樓開建，貨運機位也陸續建成。此次改擴建工程，滿足年旅客吞吐量1635萬人次、貨郵吞吐量27.5萬噸、運輸起降架次15.5萬架次的運營需要。2009年9月29日，烏魯木齊國際機場三期改擴建工程通過驗收。2010年3月27日，機場T3航站樓整體啟用。
為適應新疆地區航空市場快速增長需要，促進區域經濟社會發展，加快烏魯木齊國際航空樞紐建設，提高機場綜合保障能力和服務水平，完善綜合交通運輸體系，2018年11月19日，國家發展改革委同意實施烏魯木齊國際機場改擴建工程。2019年2月15日，烏魯木齊國際機場改擴建工程正式進入建設實施階段。該工程包括新建3600米的第二跑道和3200米的第三跑道，以及50萬平方米的北區航站樓及34.5萬平方米的交通中心。改擴建完成後，烏魯木齊國際機場飛行區等級將達到4F（為最高等級，可起降空客A380飛機），可滿足年旅客吞吐量6300萬人次、貨郵吞吐量75萬噸；航站區可滿足年旅客吞吐量4800萬人次、貨郵吞吐量55萬噸。
烏魯木齊作為「一帶一路」的重要節點城市，其機場是我國面向中亞、西亞地區的重要樞紐。新一輪擴建項目的建成，對於推進新疆絲綢之路經濟帶核心區建設，促進中國與絲綢之路經濟帶沿線國家、特別是與中亞地區國家航空互聯互通將發揮重要作用。