2008年12月31日，计划投资130亿元人民币的成都双流国际机场第二跑道和新航站楼建设工程正式开工。当天14时10分，四川省委书记刘奇葆宣布工程开工，并与四川省省长蒋巨峰、成都军区空军副司令员朱心文等为工程培土奠基。

    双流机场开工兴建的第二跑道位于正在使用的第一跑道东南，长3600米、宽60米，其北端距第一跑道南端1040米，与第一跑道平行。与第二跑道相配套的站坪为83.7万平方米，将建设使用登机桥的近机位49个，由摆渡车提供登机服务的远机位27个，货机专用机位7个，规划停靠C类飞机（波音737类似机型）51架，D类飞机（波音767类似机型）19架，E类飞机（波音747类似机型）12架、F类客机（空客380）1架，近机位、远机位和货机位之间由滑行道相隔。第二跑道和站坪建成后，全场机位总数将达到133个，机场飞行区的等级将由现在的4E上升到4F，能够满足世界最大的民航客机A380的全载起降和停放需要。

    与第二跑道同时开工兴建的新航站楼建筑面积为29万平方米，位于现在使用的航站楼以南，是现航站楼面积的2.2倍。新航站楼通过由支线候机楼改建的候机廊与现航站楼连为一体，两个航站楼面积之和为42.8万平方米。新航站楼按照“1+4+1”的设计格局修建，即1个中央处理大厅，4条指廊，1个卫星厅。4条指廊相互平行，其中3条指廊自东向西垂直于第一跑道，第4条指廊位于中央处理大厅的最南端，自西向东背对第一跑道；中央处理大厅通过连廊与4条指廊相连，形成旅客候机乘机的主要区域；卫星厅自成一体，有轻轨系统与指廊相连。新航站楼外观以“竹”元素为形象主题，中央处理大厅和指廊均采用“竹叶”形状的单元重复排列构建，体现特有的“巴蜀竹韵”。

    新航站楼前将建设大型地面综合交通枢纽，城际铁路、地铁、公交、出租和长途客运的站点都将汇集于此，中外旅客将在这里享受到形式多样、快捷方便的空地转乘服务。楼前建设停车场15.6万平方米，可停放各类车辆3500辆，是现在停车场容量的1.8倍。

    成都双流国际机场客货运量一直稳居全国前6名，为西部之首，但由于一条跑道的高峰小时和单日飞机起降容量有限，使得近年来该机场的年飞机起降架次和旅客吞吐量的增幅明显放缓，一些计划在成都落户开展基地营运的航空公司被迫推迟运营时间，成为了制约四川省、成都市经济发展的瓶颈。第二跑道和新航站楼建成启用后，成都双流机场的年飞机起降可达到30.5万架次以上，旅客吞吐量可达到3800万人次以上，两项指标均超过2008年的两倍，将极大地发挥民航对区域经济的引擎带动作用，加快四川省建设西部经济发展高地和西部综合交通枢纽战略目标的实现。