Theo quy hoạch, sân bay nằm dọc bờ biển, cách trung tâm thành phố Thanh Hóa khoảng 30km về phía nam, cách quốc lộ 1A khoảng 1,3km. Dự kiến, sân bay Thanh Hóa được phân kỳ đầu tư theo 2 giai đoạn với tổng số vốn hơn 2.600 tỷ đồng. Trong giai đoạn trước năm 2020, sân bay Thanh Hóa sẽ có các tuyến đường bay đi Gia Lâm, Cát Bi, Đà Nẵng, Tân Sơn Nhất với lưu lượng khoảng 250.000 lượt hành khách/năm, 10.000 tấn hàng hóa/năm. Sau năm 2020, sẽ có thêm tuyến đi Buôn Ma Thuột, Đà Lạt, Nha Trang và có thể có các tuyến bay quốc tế gần với lưu lượng hành khách đạt 1 triệu lượt/năm và 20.000 tấn hàng hóa/năm.