国民革命军初建及日军扩建
1932年冬季，国民革命军第一集团军空军开始在南海县所辖棠下、棠溪、岗贝，番禺县所辖萧岗乡（1840年的三元里抗英之战的牛栏岗亦在其中）征地始建白云机场，因当时建机场还不规范，所谓的机场就是一块大致圆形的场地，全部面积只有105万平方米，平整后的土质跑道长360米。
白云机场的全部工程于1933年11月竣工，广东航空学校随即从天河机场迁入白云机场，供飞行学员飞行训练用。但1938年10月广州沦陷前，日本侵略军不断从台湾出动轰炸机轰炸白云机场，广东航空学校被迫远迁昆明。
广州沦陷后，日军就全面扩建白云机场，把机场扩大134万平方米，将跑道向北延长至1200米，并加宽至100米，铺设0.1米的泥结碎石道面，再增建一条与跑道同等长宽厚的副跑道，主副跑道相交点距主跑道南端约800米，距副跑道东端约700米，呈60度斜向相交（现在的白云万达希尔顿酒店西南侧附近），在白云山脚下修建钢筋水泥机库。在日军占领白云机场期间，广东空军不时从南雄等地机场出动飞机对机场骚扰，致使日军航空兵不能顺利出动飞机对我方进攻，牵制力日军的军事行动。
国民政府民航局接手再扩建
抗日战争胜利后，国民政府开始全面发展民航事业，并同空军协商将白云机场移交交通部民航局管理使用。交通部民用航空局成立后，于1947年3月接管白云机场。从此，国民政府交通部民航局开始全面管理白云机场，供中国航空股份有限公司、中央航空运输股份有限公司和国民政府行政院善后救济总署空运队（美国人陈纳德经营，后称民航空运队）使用，同时计划作为永久性国际民航机场使用。
鉴于中航即将引进“空中霸王”、央航已引进“空中行宫”飞机（分别为DC-4、CONVAIR-240），而白云机场已有的1200米跑道不适应这两种机型起降。在我国北方战场上国民党军队节节败退的情形下，国民政府交通部于1948年12月16日开始就投入巨资扩建施工，对主跑道延长扩建、新建航站楼，于1949年5月2日竣工，7月1日投入使用，全部扩建工程投资为金圆券6800万元。
旅客在停机坪等候上飞机（此地现为万达广场东侧）
白云机场经过这次扩建后，中航和央航及陈纳德经营的空运队是机场的使用客户。这次的白云机场扩建后，国民政府交通部部长端木杰书写了“交通部民用航空局广州航空站”，镶嵌在新建的航站楼西侧外墙上。
国民政府交通部部长端木杰书写了“交通部民航局广州航空站”，字迹镶嵌在航站楼西侧墙上（现为南航传媒公司办公楼西面）
1949年10月14日傍晚，国民政府逃离前夕轰炸市区的同时，也把白云机场的跑道及一些设施炸毁，致使机场不能使用。
1949年10月，人民解放军接管了广州白云机场（此地现为机场路与南云东街交界处）
解放后军民航互为交换使用
广州解放后，地处武汉的中南军区司令部航空处南下接管组接管白云机场，1950年3月移交给新成立的民航广州办事处。民航广州办事处接管白云机场后，迅速组织人员进行两个月的整修，排除未爆炸弹，填平弹坑，修复跑道、航站楼和其他一些房舍。同年8月1日上午，在白云机场举行了隆重的八一开航仪式。从此，中国民航的客货运业务就此开始。
民航广州办事处接管白云机场后，组织人员排除未爆炸弹，填平弹坑（此地现为万达广场附近）
1950年8月1日，民航广州办事处在白云机场举行八一开航典礼（此地现为南航传媒公司办公楼东面）
因中国民航引进伊尔18型飞机将开航广州，而广州天河机场跑道短，不能适应该机型起降，再加上天河机场距市区近，北面受瘦狗岭山净空的影响只能单向起降，民航广州办事处在使用九年后决定放弃使用天河机场，并迁回白云机场。从此民航广州管理局与空军合用白云机场，白云机场就成了军民合用机场。民航广州管理局使用白云机场后，在一定范围内进行过小规模改建工程。1963年2月，空军将所属航空兵部队撤离，将白云机场交由民航广州管理局统一管理。
1963年8月29日，中国和巴基斯坦两国政府签订通航协定，因我国民航还没有远航大型飞机，就由巴基斯坦国际航空公司（简称巴航）单方面于次年5月开通航达卡—上海—广州—达卡航线，民航总局决定同时对上海虹桥和广州白云机场按国际机场标准扩建。
1963年8月，旅客在服务员引导下在白云机场登机（此地现为南航传媒公司办公楼东面）
广州市的军政领导于1963年10月底成立以广州市市长曾生为主任、广州空军副司令员王定烈为副主任的广州白云机场扩建工程修建委员会和总指挥部。为了不影响航班的正常运行，在白云机场扩建施工期间前，全部起降的飞机于12月3日转至空军佛山沙堤机场，修建指挥机构和施工队伍于12月5日进场进行施工前期的准备。
广州白云机场扩建工程分两个阶段进行：第一阶段施工从1964年1月5日开始，主要项目有跑道、滑行道、停机坪等飞行场地建设。跑道向北扩建延伸后，长3380米，宽60米，厚0.36米～0.6米（中间段最厚），按承受当时最大起飞重量180吨的波音720型飞机设计；在已有联络道的基础上改建和新建共六条联络道（飞机来往于停机坪、跑道间的滑行通道），各宽23米，厚0.24米；扩建停机坪面积4.56万平方米，均为水泥混凝土道面。
由于时间紧、任务重，扩建工程采取边勘测、边设计、边施工的方式进行，整个施工于当年4月10日结束，第一阶段的施工时间仅为87天，创造了至当时为止民航建设，乃至广州市工程施工史上的一个奇迹。
4月26日，巴航试航后认为白云机场符合该公司的波音720型飞机的起降。29日晚，扩建后的白云机场第一次迎来巴航的首航班机。此后广州白云机场的名称又增加“国际”两字。
5月19日又迎来了柬埔寨皇家航空公司金边经河内至广州DC-6型飞机的首航。
第二阶段工程的主要项目有航站楼（含与其相连的航管楼及宾馆）、油库、机库、收发信台及各类房舍。全部扩建工程于1967年4月初结束，同时新征土地72.53万平方米。广州白云国际机场两个阶段的大规模扩建的场地、建筑一直维持到2004年8月停止使用时的状况。
改革开放后更大规模扩建
改革开放后，广州白云国际机场的飞机起降架次从1980年开始持续好几年跃居全国民航机场的第一位，原有的设施、设备，已远不能适应发展的需要。为此，民航广州管理局和体制改革后成立的广州白云国际机场公司对白云机场作全面规划，多次进行改建、整修和扩建。
从1981年至2004年8月停止使用，民航广州管理局及广州白云国际机场公司对广州白云机场的跑道、停机坪、滑行道、航站楼及其附属设施的扩建几乎没有停止过，经常是大大小小施工工程一个接一个进行，或是同时进行，有的甚至是利用夜晚短暂时间施工。至白云机场停止使用时，已新建一座国际航站楼、一座气象业务楼、一座宾馆、七座登机廊桥、一座亚洲最大的机库等重大设施。
1987年5月，在白云机场旅客从航站楼步行到停机坪上飞机（此地现为G5停机坪购物广场东南侧）
1989年10月，民航广州管理局在白云机场又增建一座国际航站楼（此地现为G5停机坪购物广场西侧）
由于白云机场经过60多年的使用，已是堪不重负，广州白云国际机场公司于1996年下半年和2002年底两次对机场跑道及六条联络道进行沥青砼“盖被”（即加厚道面）的应急整修。
至二十一世纪初，白云机场的航班量已趋向饱和，无法满足日益增长的需要（此地现为G5停机坪东南侧）
2004年8月4日23时10分，白云机场最后一个航班的机长罗明豪（着空勤制服左1）等起飞前接受少先队员献花（此地现为G5停机坪东侧）
2004年8月4日23时10分，广州白云机场的最后一架南航湖南分公司机组的机长罗明豪驾驶波音737-500型B-2544号机、执行广州至湛江的CZ3265航班从广州白云机场起飞后，就结束了白云国际机场的使用了72年的历史。
2004年8月5日清晨，白云机场停止使用后的第一天，作者以这种独有的方式向白云机场告别