2001年12月，重庆江北机场启动了二期扩建，总投资16.1亿元，于2005年10月全面竣工。跑道由之前的2800米延长到3200米，可以满足“重量级”国际航班起飞要求，无需中转加油便可以直飞欧洲。扩建后，机场机位由原来的31个增加为50个，能满足年旅客吞吐量1500万次的需求。值得一提的是，当时的设计方案吸收了重庆传统吊脚楼风格，颇具地域特色。航站楼屋面采用三维曲面，钢结构跨度达90米，在国内机场中首屈一指。

2006年，江北机场旅客吞吐量突破800万人次，首次跻身全国十大机场之列。2007年，江北机场又引来重要里程碑时刻，旅客吞吐量首次突破1000万人次。

2008年9月，重庆江北机场启动三期扩建工程。项目总投资34.58亿元，于2010年12月完工。新建T2A航站楼，新增12个机位，使江北机场的机位达到85个，停机坪总面积近72万平方米。新建第二条跑道，长3600米、宽60米，飞行等级为4E级，可满足除空客A380外的所有客机起降。江北机场在西部地区率先迈入两座航站楼、两条跑道同时运营的“双跑道时代”。该工程以2015年为目标设计年，设计旅客吞吐能力为3000万人次。

2011年，国家民航局和重庆市人民政府联合批复了江北国际机场目前施行的总体规划，确定机场设计容量为旅客吞吐量7000万人次/年、货邮吞吐量300万吨/年，规划三座航站楼（T1、T2、T3等约100万平方米）、四条跑道（两组近距离跑道）。

T3A效果图