2012年8月，山东省提出筹建菏泽民用机场。

2013年，菏泽民用机场筹建处挂牌；8月，菏泽民用机场列出“十二五”中期调整规划。

2014年9月27日，菏泽民用机场孟海镇场址被选为第一预选址。

2015年3月27日，菏泽民用机场首选场址被中国民用航空局批复为孟海镇陶孟海场址。

2016年2月23日，菏泽民用机场前期现场建设工作全面启动；12月7日，菏泽民用机场航站楼设计方案确定。

2017年2月16日，菏泽民用机场获国务院、中央军委批复；12月12日，菏泽民用机场工程可行性研究报告通过专家评估；12月26日，菏泽民用机场工程开工建设。

2018年1月24日，中国民用航空局批复同意菏泽民用机场命名为“菏泽牡丹机场”，英文名为“heze mudan airport”；5月22日，菏泽牡丹机场建设项目环境影响报告书获中华人民共和国生态环境部批复；11月19日，菏泽牡丹机场可行性研究报告获中华人民共和国国家发展和改革委员会批复。

2019年4月8日，菏泽牡丹机场总体规划获批；8月26日，菏泽牡丹机场初步设计及概算获山东省交通运输厅、中国民用航空华东地区管理局批复；11月28日，菏泽牡丹机场民航专业工程正式开工。

2020年8月10日，菏泽牡丹机场三字代码获iata批复同意，含义为“heze airport”；8月19日，中国民用航空局空中交通管理局批复菏泽牡丹机场地名代码；8月26日，菏泽牡丹机场特种车辆完成交接，飞行区跑道混凝土道面顺利对接，标志着机场跑道道面工程全部完工；9月，菏泽牡丹机场航站楼挂牌；12月14日，菏泽牡丹机场开始校飞；12月22日，菏泽牡丹机场校飞成功；12月30日，菏泽牡丹机场通过竣工验收。

2021年1月18日，菏泽牡丹机场试飞成功，任务由山东航空使用波音b737-800型客机执行；3月18日，菏泽牡丹机场通过行业验收；3月23日，菏泽牡丹机场获颁运输机场使用许可证；4月2日，菏泽牡丹机场正式通航，首条航线为山东航空使用波音b737-800型客机执飞的济南遥墙国际机场包机航线，首条定期航线为春秋航空使用空客a320-200型客机执飞的上海浦东国际机场航线。

2023年10月，菏泽机场正式开通航空邮件运输业务。

2025年3月12日，菏泽机场国际物流新通道启航行，标志着菏泽成为全国首个拥有非口岸机场航空运输海关监管作业场所的城市。3月30日起，菏泽牡丹机场将执行2025年夏秋航季航班计划，具体执行时间为2025年3月30日—2025年10月25日。新航季，菏泽机场将有7家航空公司进驻运营，计划执行航线12条，可通达上海（浦东）、广州、深圳、哈尔滨、长春、大连、杭州、长沙、武汉、泉州、成都（天府）、重庆、贵阳、海口、南宁、厦门、呼和浩特共17座国内主要城市。为进一步拓展菏泽机场航线通达深度，菏泽市交通运输局积极争取赶在2025年菏泽牡丹节会前，新开“呼和浩特—菏泽—厦门”航线，架起菏泽与草原、海滨的空中桥梁，为旅客带来全新出行选择。