Après plusieurs expériences aéronautiques dans la province de Bizkaia, le Sindicato de Fomento entame en octobre 1927 les démarches pour l'établissement d'un aéroport à Bilbao. Un comité provincial est ainsi créé pour étudier le possible emplacement de l'aéroport. Ce n'est qu'en 1936 que la Dirección General de Aeronáutica délivre l'autorisation permettant de construire un aéroport à Sondika. Cependant, les déficiences liées à cet emplacement font que l'aéroport n'est pas considéré d'intérêt général.
Pendant la guerre civile espagnole, les travaux commencent. Mais durant cette période et jusqu'en juin 1937, il est utilisé comme base d'activités aériennes militaires. En 1938, la deuxième phase de développement de l'aéroport débute. Le conseil général reprend les négociations avec le gouvernement pour modifier le projet d'origine de 1936 et obtient l'autorisation de rédiger un nouveau projet qui sera approuvé par la Dirección General de Infraestructura.
Ouverture au trafic
En 1940, il est décidé d'un commun accord avec les organismes locaux de construire un aéroport civil à Sondika. Les travaux avancent lentement jusqu'au 19 septembre 1948, date à laquelle l'aéroport s'ouvre au trafic de jour avec l'établissement par Aviación y Comercio, S.A. d'une liaison avec Madrid. Deux ans plus tard, le terminal entre en service et reçoit le nom de Carlos Haya. Le 1er septembre 1965, un arrêté ministériel donnant le nom officiel des aéroports est publié ; celui de Bilbao apparaît comme Aéroport de Bilbao. C'est dès lors sa dénomination officielle. À cette époque, l'aéroport compte une piste en asphalte, la 11-29 (de 1 440 mètres de long sur 45 de large), une autre de terrain naturel (de 1 500 mètres de long sur 150 de large), une voie de circulation, un terminal passagers, une tour de contrôle, un radiophare, un goniomètre, ainsi que des services de police, poste, météorologie, santé, combustibles et téléphones. En 1955, une voie de circulation est construite, permettant de relier la piste au stationnement et au terminal, ainsi qu'une plateforme de 124 mètres de long sur 60 de large, un hangar pour le Real Aeroclub de Vizcaya et les installations fixes de Campsa.
Entre 1964 et 1965, un système d'atterrissage aux instruments (ILS) ainsi qu'un radar météorologique pour détecter les orages sont installés ; la piste est agrandie à 2 000 mètres et la plateforme à 12 000 mètres carrés. En 1975, la piste est pavée et son orientation passe à 10-28 en raison d'une variation de la déclinaison magnétique. En 1977, le volume de stationnement est agrandi et une voie de liaison est construite en même temps que l’installation d’un système ILS. Cette même année, la piste 12-30, de 2 600 mètres de long, est inaugurée, et l'année suivante, l'aéroport est classé dans la première catégorie.
Dans les années 80, le système d'atterrissage aux instruments (ILS) est mis en service sur la piste 10-30 ; le poste émetteur, le terminal passagers et son volume de stationnement sont agrandis ; le bâtiment anti-incendie et le terminal de fret sont également construits.
En 1996, une nouvelle voie de circulation à deux sorties rapides et une nouvelle plateforme de stationnement des avions sont construites. En mai 1999, la nouvelle tour de contrôle est mise en service. Elle permet à la fois d'avoir une vision plus centrée de l'aérodrome et de faciliter l'activité aéroportuaire. Le 19 novembre 2000, le nouveau terminal de la zone nord est inauguré. Il se compose du nouveau bâtiment pour le terminal de 32 000 mètres carrés de superficie, d'un parking de 3 000 places de 95 000 mètres carrés, ainsi que de la plateforme nord de stationnement des avions, qui sert de support au nouveau terminal.