ท่าอากาศยานหัวหินเดิมมีชื่อว่าสนามบินบ่อฝ้าย แต่เดิมมีเพียงเครื่องบินที่ใช้ในการทหารเท่านั้น ซึ่งมีกองทัพอากาศเพียงสังกัดหน่วยงานเดียวที่รับผิดชอบเกี่ยวกับการเดินหรือการขนส่งทางอากาศ ทางกองทัพอากาศได้มีการสำรวจพื้นที่ซึ่งเป็นของทางราชการ และมีการปรับปรุงให้สามารถใช้ประโยชน์กับพื้นที่นั้นๆ จึงได้มีการย้ายสนามบินของกองทัพอากาศ จากที่สนามบินหนองบ้วย อำเภอท่ายาง จังหวัดเพชรบุรี เนื่องจากพื้นที่นั้นไม่สามารถขยายให้เครื่องบินที่มีขนาดใหญ่ขึ้น-ลงได้ มาใช้พื้นที่สนามบินบ่อฝ้าย ตำบลบ่อฝ้าย อำเภอหัวหิน จังหวัดประจวบคีรีขันธ์ พื้นที่ตั้งปัจจุบัน ที่ได้มีการปรับปรุงไว้เรียบร้อยแล้ว ซึ่งในระยะแรกเป็นการใช้ประโยชน์ของพื้นที่สนามบินเพื่อทางการทหารเท่านั้น

หลังจากนั้นในปี พ.ศ. 2498 การขนส่งทางอากาศได้เป็นที่แพร่หลาย บริษัท เดินอากาศไทย จำกัด ได้นำเครื่องบินแบบ DC-3 หรือ DAKOTA มาทำการบินขึ้น-ลง ณ สนามบินบ่อฝ้าย เฉพาะฤดูฤดูร้อนเท่านั้น โดยมีกองทัพอากาศคอยควบคุมดูแล และในวันที่ 3 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2504 ได้มีการเปลี่ยนชื่อเรียกของท่าอากาศยาน เป็นท่าอากาศยานหัวหิน โดยมีการส่งมอบพื้นที่ความรับผิดชอบจากของกองทัพอากาศ มาเป็นพื้นที่เขตความรับผิดชอบของกรมการบินพาณิชย์ (กรมท่าอากาศยานในปัจจุบัน) กระทรวงคมนาคม[3]