ท่าอากาศยานนานาชาติโกตากีนาบาลู ถูกใช้งานครั้งแรกในฐานะสนามบินขนาดเล็ก ก่อสร้างโดยกองทัพบกจักรวรรดิญี่ปุ่น ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง[3] เปิดใช้งานในชื่อ สนามบินเจตเซลตัน ซึ่งเป็นชื่อเดิมของเมืองโกตากีนาบาลู ก่อนสิ้นสุดสงคราม สนามบินได้ถูกทำลายโดยกองทัพฝ่ายสัมพันธมิตร ในปี ค.ศ. 1945.[4]

หลังจากสิ้นสุดสงคราม แผนกการบินพลเรือน (DCA) ของเกาะบอร์เนียวตอนเหนือ (รัฐซาบะฮ์ในปัจจุบัน) ได้ทำการก่อสร้างอาคารสนามบินใหม่อีกครั้ง ในปี ค.ศ. 1957 พร้อมกับเปลี่ยนผิวทางวิ่งจากหญ้าให้กลายเป็นวัสดุคงทน[3] ต่อมาในปี ค.ศ. 1959 ได้มีการขยายทางวิ่งให้ยาวถึง 1,593 เมตร เพื่อรองรับเครื่องบินวิคเกอร์ วิสเคาต์ ของสายการบินมลายาแอร์เวย์ (ปัจจุบันสายการบินนี้ปิดทำการไปแล้ว) และได้ขยายทางวิ่งเพิ่มอีกครั้งในปี ค.ศ. 1963 โดยยาวถึง 1,921 เมตร เพื่อรองรับเครื่องบินไอพ่น คอเม็ท 4 ต่อมาในปี ค.ศ. 1967 สายการบินคาเธ่ย์แปซิฟิค ได้เปิดให้บริการเครื่องบิน คอนแวร์ 880 จำนวน 2 เที่ยวต่อสัปดาห์ ในเส้นทางฮ่องกง–มะนิลา–โกตากีนาบาลู (ปัจจุบันสายการบินนี้ ได้ยกเลิกจุดหมายปลายทางนี้แล้ว)[5] ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ทั้งจำนวนผู้โดยสารที่มาใช้บริการ และจำนวนเที่ยวบินที่ลงจอด ยังคงมีมากขึ้นเรื่อย ๆ

ในปี ค.ศ. 1969 ได้มีการวางแผนพัฒนาท่าอากาศยานนานาชาติโกตากีนาบาลู ในช่วงปี ค.ศ. 1970–2000 แผนพัฒนามีดังนี้

• ขยายทางวิ่งให้ยาวถึง 2,987 เมตร เพื่อรองรับเครื่องบินโบอิง 707 และโบอิง 747
• สร้างอาคารผู้โดยสารหลังใหม่ และทางวิ่งสำหรับเตรียมตัวเพิ่มเติม
• ใช้อุปกรณ์อันทันสมัย และติดตั้งไฟสัญญาณที่ทางวิ่ง

ในปี ค.ศ. 1970–1989 มีการก่อสร้างอาคารผู้โดยสารหลังใหม่ขึ้น เพื่อรองรับสายการบินส่วนใหญ่ ต่อมาในปี ค.ศ. 1992 กรมการบินพลเรือน และการท่าอากาศยานมาเลเซีย ได้เข้ามาควบคุมท่าอากาศยานแห่งนี้[3]