Sân bay này được xây dựng vào năm 1965 với mục đích ban đầu là phục vụ quân sự, dưới tên gọi sân bay quân sự Sao Vàng, do Trung đoàn tiêm kích Bom 923 quản lý.
Tỉnh này hiện đang tiến hành quy hoạch Khu đô thị (KĐT) Lam Sơn - Sao Vàng với diện tích 2.300ha ngay sát sân bay Thọ Xuân, quy mô dân số đạt 65.000 người vào năm 2040.
