Un terrain d’aviation fut construit dans les années 1920, mais l’aéroport proprement dit, dont l’ancien nom est Aéroport international de Pochentong, date de 1964. Ce nom lui serait venu d’un figuier des pagodes (PO en Khmer) planté par une Chinois (TCHEN) du nom de TONG.
Dès 1970, il devient une cible pour la guérilla qui lutte contre le régime de la république khmère , et l’aérogare devient au début de 1975 la seule possibilité de ravitaillement de la capitale encerclée. Ce pont aérien acheminera chaque mois entre 30 000 et 40 000 tonnes de marchandises. Aussi, la prise de Pochentong le 13 avril 1975 par les khmers rouges précèdera de peu la chute de Phnom Penh. À cette occasion, plusieurs centaines d’avions et d’hélicoptères seront récupérés, qui constitueront le gros des forces aériennes du régime de Pol Pot.
De 1975 au début des années 1990, par suite de la fermeture du pays par les khmers rouges puis de l'embargo de la communauté internationale sur le Cambodge, l'aéroport aura une activité réduite.
Le 6 juillet 1995, le gouvernement royal du Cambodge a signé un accord avec le consortium franco-Malaisien Société Concessionnaire d’Aéroport (SCA) – détenu à 70% par le groupe Grands travaux de Marseille et à 30% par Muhibbah Masterron – pour gérer l’aérogare. En échange de cette licence courant sur 20 ans, SCA s’est engagée dans un programme d’amélioration de 110 millions de dollars US comprenant la construction d’une nouvelle piste, d’un terminal, de hagards à cargo, l’installation d’un système ILS et l’éclairage associé. Le groupe Louis Berger a été choisi par le gouvernement pour fournir des prestations indépendantes d’ingénierie pendant la concession, auditer la conception et donner des conseils sur la faisabilité et le coût des améliorations proposées. Ce cabinet a également dû superviser le travail initial visant à permettre à l’aéroport d’accueillir de gros avions de ligne tels les Boeing 747. Ces travaux incluaient la remise en état des pistes, l’installation du nouveau système ILS, des équipements météorologiques, l’électrification et l’éclairage des accès ainsi que la construction d’une nouvelle caserne de pompiers. Après cela et pour répondre à l’accroissement du trafic lié au tourisme, un nouveau terminal de 18 000 m² est sorti de terre. Sa construction, d’un montant de 22 million de dollars US comprenait aussi trois passerelles, 700 places de stationnement et des équipements pour les voyageurs des classes supérieures. Il s’agit là d’une des premières concessions internationales accordées dans le pays après le retour de la royauté.
En avril 2003, les services de gestion de l’aéroport obtiennent leur certification ISO 9001:2000.
En 2008, la barre symbolique du million et demi de passagers est dépassée (exactement 1 691 870 voyageurs).
