En 1928, un camp d'aviation fut créé pour un usage essentiellement militaire, sur un terrain de 50 hectares au bord de la N23 de Nantes à Paimboeuf (actuelle RD 723), près du Château de Bougon (ancienne châtellenie du ixe siècle à l'origine du village de Bouguenais et dont le nom porte celui du « ruisseau de Bougon » qui coule à proximité). Aménagé à partir de 1932, il accueillit en 1934-1935 au Brossais une usine des établissements Breguet, avec un raccordement au terrain d'aviation.
En 1939, la piste en herbe est remplacée par une piste bétonnée de 900 m × 40 m.
Pendant l'occupation, les Allemands en firent un véritable camp avec baraquements, blockhaus, casemates en béton. De là partaient les bombardiers de la Luftwaffe vers l'Angleterre4. Les Alliés, mesurant l'importance stratégique du site, avec l'usine d'aviation à proximité, bombardèrent le terrain le 4 juillet 1943. Il y eut 20 victimes civiles, et l'usine fut aux trois quarts détruite et rendue inutilisable5.
À la fin de guerre, l'Armée de l'air française reprend possession du terrain, dont les Allemands avaient détruit les infrastructures au moment de leur retraite. En 1948-49, la superficie du terrain est portée à 300 hectares environ. Les premières activités commerciales de l'aérodrome apparaissent en 1951, avec la construction de premier bâtiment (en bois), alors que se développent les activités de tourisme et de vols d'essais.
La voie ferrée Nantes-Sainte Pazanne (allant jusqu'à Saint-Gilles-Croix-de-Vie et Pornic) est déviée en 1967 sur une longueur 4 500 mètres6. Durant les années 1970, la longueur de la piste est portée à 2 300 mètres, tandis qu'une nouvelle salle d'embarquement et une aérogare de fret sont construits, et un parking payant pour automobiles est aménagé6.
Dans les années 1980, la capacité d'accueil de l'aéroport est augmentée de 50 % : sa surface passe à 8 300 m2 pour l’aérogare passagers et 2 400 m2 pour l’aérogare de fret6. Il accueille son millionième passagers en 1988 et est rebaptisé « Nantes Atlantique »6. Une nouvelle tour de contrôle est érigée durant les années 1990, tandis que la surface de l'aérogare double et passe à 27 000 m2