2006年11月13日，專家組壹行九人深入考察，呂梁市機場建設初步選定三個位置：離石區田家會塬上、方山縣大武鎮孫家山、方山縣峪口鎮興隆灣。
專家組在呂梁市區40公裏範圍內普查了壹遍地形地貌，重點深入到離石區田家會、信義、西屬巴高離峁、虎山和方山縣大武、孫家山、峪口鎮興隆灣等場地進行了調查研究；根據機場選址的原則性要求，經過反復論證比對，專家組最後確定離石區田家會塬上、方山縣大武鎮孫家山、方山縣峪口鎮興隆灣列入呂梁市飛機場的場址初選名單，在這壹基礎上進行嚴格遴選並最終確定機場場址為方山縣大武鎮。
2009年2月21日，山西呂梁大武民用機場奠基開工。由於呂梁機場地處黃土高原中部，地理、水文環境比較復雜，地質土質疏松，遍布溝壑，土石移運難度較大，以及相關其他問題，工程進度曾壹度停滯不前，截止2012年4月，機場仍在施工中，並依舊處於工程初級階段，及土石移運、地基平整等相關工程作業。根據工程進度，預計將於2013年完成全部工程計劃，完成驗收、校飛和投入使用。
2013年9月26日上午，呂梁大武機場飛機校飛成功。
2014年1月26日上午9點25分，從北京飛往呂梁的東航MU2433次航班在呂梁機場降落，標誌著正式通航。