今日的大分機場是在1971年時啟用的第二代大分機場，相較目前大分機場位於離大分市區有段距離的海邊位置，初代的大分機場是一個設置在大分市內的市區機場。後者是因腹地不足服務無法升級之故，而配合大分市的產業升級外移至今日的位置。
在過去大分縣因為高速公路的開發遲緩，境內也沒有新幹線這類的高速鐵路服務，一直是倚靠航空運輸作為連外的高速交通手段。1979年時，時任大分縣知事的平松守彥提出開發一個以機場為核心、專事生產小型輕量化高技術性商品，然後依靠航空方式外運的航空工業城，也就是後來的「豐之國技術園區構想」（豊の国テクノポリス構想）。配合此構想的提出，當地政府在1984年3月時選定該縣北部國東地區作為的開發位址，因此在今日的大分機場附近可以見到如（大分キヤノン）、德州儀器等屬於先進技術產業的企業所設置之工廠。
除了作為高科技產業的樞紐外，大分機場也是日本國內重要的飛行訓練據點之一。在過去大分機場曾是日本佳速航空（JAS）的機組人員訓練基地，目前除了日航集團之外，包括富士夢幻航空（Fuji Dream Airlines, FDA）、星悅航空（StarFlyer）等日本國內的小型區域航空公司，都經常在此處進行（Touch-and-go）的訓練。另外，最早是在1954年時由運輸省開辦的民航飛行員訓練機構是以臨縣的宮崎機場作為據點，因此經常以大分機場作為飛行訓練時的折返機場。
在核心的客運業務上，大分機場主要是以日本國內航線為主，有定期航班往返於東京（成田、羽田）、大阪（大阪、關西）與名古屋（中部）等本州島上的主要都會區之間。在過去大分機場也曾開辦過飛往北海道、中國、四國、沖繩、乃至於九州其他機場的定期航班，但因為日本國內航線與城際鐵路逐漸高速化的趨勢，這些運量較小的定期航班都已縮減停航或降為包機航線。大分機場在1992年時啟用國際航站大樓，但固定營運的國際航線僅有飛往韓國首爾（仁川）一條，其他多為不定期包機業務。由於與東京及大阪兩主要城市之間都是採多家航空公司複式經營的模式，航班密度高，因此旅運數量逐年遞增，在1995年時年起降旅客數突破200萬人，並在2006年2月累計旅客數量突破5000萬人次。而根據2014年度的統計，大分機場的國內旅運量為1,733,502人次，國際旅運量則為36,145人次。
作為大分縣的進出玄關，大分機場曾推出過許多推廣當地產業的行銷活動。2007年時，該機場以公開募集命名的方式推出官方吉祥物Marshal君（マーシャルくん），是一隻作（Marshaller，這也是Marshal君的命名由來）打扮的企鵝。另外，在2006年時大分當地的觀光促進團體「社團法人大分觀光」（社団法人ツーリズムおおいた）也與機場合作，利用PU材料製作出寬約70公分、高約30公分的巨大壽司模型，放在大分機場的行李轉盤模仿迴轉壽司的形象，以推廣大分當地的豐富漁產。巨大壽司逗趣的視覺效果引起不小的迴響，經常被拍成照片或影片上傳社群網路分享，甚至帶動日本其他地方的機場，爭相利用機場行李轉盤擺放巨大模型來推廣行銷當地名產的風氣。
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