ท่าอากาศยานพิษณุโลก เดิมเป็นสนามบินของกองบินที่ 46 กองทัพอากาศ ก่อตั้งเมื่อปี พ.ศ. 2484 เป็นสนามบินขับไล่และทิ้งระเบิด ในสงครามมหาเอเชียบูรพา หลังจากนั้นได้ใช้ในการสำหรับซ้อมการบิน และกิจการอื่นๆ ของกองทัพอากาศ

ต่อมาในปี พ.ศ. 2496 สำนักงานกองบินพลเรือน กรมการขนส่ง กระทรวงคมนาคม ได้รับอนุญาตจากกองทัพอากาศให้ใช้พื้นที่ดังกล่าวเป็นสนามบินในเชิงพาณิชย์ เพื่อเปิดบริการให้แก่เครื่องบินพาณิชย์ จึงขอพื้นที่จากกองทัพอากาศ เพื่อก่อสร้างเป็นอาคารที่พักผู้โดยสาร หอบังคับการบิน และใช้พื้นที่ทำประโยชน์อื่น จำนวน 70 ไร่ พร้อมกับดำเนินการบริหารกิจการด้านการบินพาณิชย์ ในระยะแรกของการก่อตั้งบริษัท เดินอากาศไทย จำกัด ได้นำเครื่องบิน ดักลาส ดีซี-3 ทำการขนส่งผู้โดยสาร เมื่อวันที่ 13 ธันวาคม พ.ศ. 2497 ถูกกำหนดให้เป็นสนามบินอนุญาต[ต้องการอ้างอิง] และเมื่อวันที่ 1 กันยายน พ.ศ. 2534 ได้ถูกประกาศเป็น ท่าอากาศยานศุลกากร