ท่าอากาศยานเพชรบูรณ์ได้เปิดให้บริการในปี 2543 โดยจังหวัดเพชรบูรณ์ถือเป็นจังหวัดที่มีศักยภาพในด้านการท่องเที่ยว จึงได้มีการเปิดใช้ท่าอากาศยานเพื่ออำนวยความสะดวกในการเดินทางแก่ผู้โดยสาร นักท่องเที่ยว และนักธุรกิจที่เดินทางมาในพื้นที่ ซึ่งมีสายการบินพาณิชย์ให้บริการมาเป็นระยะ
โดยที่ผ่านมากรมท่าอากาศยานมีแผนที่จะดำเนินการปรับปรุงอาคารที่พักผู้โดยสารหลังเดิมให้สามารถใช้งานอย่างต่อเนื่อง แต่เมื่อมีการคำนวณงบประมาณสำหรับการปรับปรุงอาคารเก่าปรากฎว่าค่อนข้างสูง ประกอบกับในปี 2561 ได้รับแจ้งจากสายการบินว่ามีแผนที่จะใช้อากาศยานขนาด 70-80 ที่นั่ง มาให้บริการที่ท่าอากาศยานเพชรบูรณ์ด้วย ดังนั้น เพื่อเป็นการรองรับการให้บริการดังกล่าว ทย.จึงขอรับงบประมาณและได้รับการจัดสรรในปี 2562 - 2563 เพื่อก่อสร้างอาคารที่พักผู้โดยสารหลังใหม่ สามารถรองรับผู้โดยสารได้ 150 คนต่อชั่วโมง โดยใช้วงเงินงบประมาณ 40 ล้านบาท ออกแบบลักษณะอาคารเป็นแบบเปิดโล่ง เพื่อลดการใช้ระบบปรับอากาศที่มีค่าบำรุงรักษาสูง มีระบบรักษาความปลอดภัยตามมาตรฐาน เริ่มก่อสร้างเมื่อเดือนสิงหาคม 2562 ก่อสร้างแล้วเสร็จในเดือนกันยายน 2563
ซึ่งเมื่อดำเนินการแล้วเสร็จ ได้เกิดสถานการณ์การแพร่ระบาดของโรคติดเชื้อไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ 2019 ทำให้สายการบินที่มีแผนจะทำการบิน ต้องทบทวนการลงทุนและเลื่อนการดำเนินการออกไปก่อน อย่างไรก็ตามท่าอากาศยานเพชรบูรณ์มีความพร้อมที่จะเปิดให้บริการแก่ผู้โดยสารเมื่อสถานการณ์กลับสู่สภาวะปกติต่อไป