2006年12月18日，杭州機場與“全球最佳機場”——香港國際機場，進行戰略性的全面合資合作，學習借鑒國際先進機場的管理經驗，由此成為中國內地首家整體對外合資的機場。

杭州機場于2006年啟動了二期擴建工程。2007年11月8日，二期工程正式開工建設，新建國際航站樓、第二國內航站樓和第二跑道，工程于2012年12月30日全部建成投運。

為助力長三角世界級機場群建設，提升區域航空樞紐地位，杭州機場于2018年啟動三期項目建設。機場三期項目主要包括新建設計年旅客吞吐量5000萬人次的T4航站樓（總面積72萬平方米）、布置于新老航站樓圍合區內的陸側交通中心工程（總面積47.4萬平方米）、旅客過夜用房工程、配套業務用房工程、能源中心工程、市政工程、前期準備工程及航站樓地下空間開發工程等。

2022年9月，杭州機場三期項目一階段正式投運，將成為華東地區僅次于浦東機場的第二大航空樞紐，同時將打造集地鐵、高鐵、大巴、私家車、網約車、出租車等多種交通方式為一體化的機場綜合交通中心，全面提升機場保障能力，打造全新的國際化城市門戶。