隨著通遼市對外開放和社會經濟的迅猛發展，通遼機場原有的等級已不能適應地方經濟發展的需要。為此，由內蒙古自治區及通遼地方政府***同籌資4680萬元，對機場進行擴建。工程項目包括跑道加長加寬、停機坪擴建、助航燈光、通訊導航設備、消防設施、圍界等。擴建後的機場跑道由原來的1800米延長到2300米，寬度由36米拓寬為45米，停機坪面積由6000平方米增至14000平方米，可供3架波音737飛機停放。跑道主降方向設置了壹類精密進近燈光系統和儀表著陸系統。
2007年12月12日，集團公司民航專項整治Ⅱ、Ⅲ類項目TFNBF-Ⅱ-070115X光液態物品檢測儀在通遼機場安裝調試完畢，並驗收合格。該設備已投入使用，運行正常。該設備的主要功能是通過X射線斷層掃描技術對被檢液體進行輻射檢查，從而在不開封的情況下將液體信息轉化為定量的檢測值，確定其安全信息。該設備的投入使用，大大提高了機場安全檢查工作效率，使安檢工作更加規範化、科學化，對安檢工作體現人性化服務將起到良好的促進作用。 2009年8月10日，通遼機場第三次飛行區擴建工程正式開工。工程總投資11153.7萬元，對2300×45m跑道和聯絡道進行了瀝青混凝土加蓋，建成壹條垂直聯絡道及17120平方米站坪；對原有站坪采用混凝土加蓋；更新了供電及助航燈光設施，對導航、氣象、消防、巡場路、圍界等配套設施進行了改造，使機場飛行區等級由3C提升到了4C，滿足了B737-800等C類飛機的起降條件，為進壹步適應地區經濟發展、為機場各項事業快速發展提供了強有力的硬件保障。2010年，通遼機場飛行區擴建工程全面收尾，預計於8月份竣工驗收。第三次飛行區擴建，為機場註入了新的活力，提升了通遼民航人的士氣。機場在認真分析自身優勢及外部環境因素的基礎上，立足地區經濟發展，解放思想，開拓創新，提出了“2012年完成旅客吞吐量30萬人次、貨郵吞吐量700噸，2015年完成旅客吞吐量80萬人次、貨郵吞吐量1200噸”和建立“三個基地”，即通用航空基地、飛行訓練基地和航空貨運基地的戰略目標，並詳細規劃了航線網絡、運力、市場開發等工作。借助各方面優勢，通遼機場僅用4年時間就成功實現了旅客吞吐量從2萬人次到10萬人次的跨越，翻開了通遼機場運輸生產發展輝煌的壹頁。
通遼機場積極推進三大基地建設，神鷹通用航空公司進駐通遼機場，利用M4飛機開展空中播種、護林、施肥、草原滅鼠、滅蝗及航空拍攝、慶典飛行、廣告宣傳等業務。目前，該公司已擁有M4飛機5架。此外，市政府還於2009年7月購買了1架Y-12飛機，負責執行全市人工增雨作業飛行任務。與此同時，通遼機場和神鷹通用航空公司積極聯絡其他航校、航空公司，聯合在通遼機場開辦小型飛機訓練基地。另外，針對我市航空貨物運輸市場需求旺盛、航空貨物運輸發展潛力巨大的實際，通遼機場積極借助各項優惠政策，著力加快航空貨運基地建設。