Der Flughafen liegt 15 km südöstlich des Stadtzentrums von Köln und 16 km nordöstlich vom Stadtzentrum Bonn.
Sein Vorläufer, der Flughafen Butzweilerhof, erfüllte nach dem Zweiten Weltkrieg nicht mehr die Anforderungen eines internationalen Flughafens. Das heutige Flughafengelände war ursprünglich Truppenübungsplatz. So entstand 1938 auf dem ehemaligen Schießlatz Wahn ein Fliegerhorst. Dieser wurde nach dem Zweiten Weltkrieg von der British Air Force ausgebaut und mit einer 1866m langen Start- und Landebahn versehen. Anfangs gab es nur eine geringe zivile Mitbenutzung. 1957 endete die militärische Verwaltung.
Zunächst gab es nur ein einfaches Abfertigungsgebäude am Westende des Flughafens. 1961 erfolgte die Fertigstellung der 3815m langen Start- und Landebahn, die auch Langstreckenflüge ermöglichte. Heute gibt es daneben noch zwei kürzere Bahnen. 1965 begann der Ausbau im Nordwestteil des Flughafens. Das heutige Terminal 1 wurde hier 1970 eröffnet. 1986 richtete als erste Frachtfluggesellschaft UPS Airlines hier ein Europa-Drehkreuz ein. Im Jahr 2000 wurde dann das Terminal 2 fertiggestellt. 2003 gab es einen enormen Passagierzuwachs durch Billigfluggesellschaften.
Der Flughafen ist heute ein bedeutendes Drehkreuz im Frachtverkehr mit 24-Stunden-Betrieb und wird insbesondere von zahlreichen Billigfluggesellschaften bedient, darunter Eurowings, die hier ein Drehkreuz betreibt. Auf dem Flughafengelände sind auch die Flugbereitschaft des Bundesministeriums der Verteidigung und eine Luftwaffenkaserne beheimatet.
Mit über 12 Millionen Fluggästen ist es der sechstgrößte deutsche Verkehrsflughafen mit über 90 angeflogenen Zielen. Er ist hervorragend an sein Umland angeschlossen. Die L84 stellt die Verbindung zur nahen A59 her. Diese ermöglicht aus Richtung Norden die schnelle Anfahrt aus der Kölner Innenstadt und vom Kölner Autobahnring, im Süden führt sie direkt nach Bonn. Der Flughafenbahnhof wird von vielen Zügen im Nah- und Fernverkehr bedient. Auch zahlreiche Busse steuern den Flughafen an.
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Im Nahverkehr wird der Flughafenbahnhof von den Linien RE6, RE8, S13 und S19 bedient. Die Fahrzeit zwischen Köln Hauptbahnhof und dem Flughafen beträgt 11 bis 15 Minuten. In Richtung Süden sind im Nahverkehr die Nachbarstadt Troisdorf und der Bonner Stadtteil Beuel erreichbar. Die Fahrt nach/von Troisdorf dauert 9 bis 11 bzw. nach Bonn-Beuel 19 Minuten. Auch nachts ist der Flughafen mindestens
einmal pro Stunde per S-Bahn erreichbar. Die Nahverkehrszüge bieten Direktverbindungen u. a. von/nach Düsseldorf, Mönchengladbach oder Koblenz. Im Fernverkehr halten hier einzelne ICE-Züge und ermöglichen Direktverbindungen mit vielen anderen Städten, darunter Dortmund. Weitere Städte erfordern einen Umstieg in Köln Hauptbahnhof. Darüber hinaus verbindet die Buslinie 161 den Flughafen mit Porz Zentrum, während die Linie SB60 in ca. 30 Minuten vom/zum Hauptbahnhof in Bonn fährt. Der Kölner Fernbusbahnhof liegt seit Herbst 2015 beim Terminal 2 und wird von vielen Fernbuslinien angefahren. In Flughafennähe gibt es etliche Hotels, die sich für eine Übernachtung anbieten. In unmittelbarer Nähe liegen das Leonardo Airport Hotel und das Hotel Airport by The New Yorker.
Der unterirdische Flughafenbahnhof verfügt über vier Gleise. Die zwei Bahnsteige befinden sich jeweils unter einem gewölbten Glasdach und sind durch eine gläserne Treppe in der Mitte der Bahnsteige miteinander verbunden. Von den Bahnsteigen führen Rolltreppen und Aufzüge entweder zum Bereich A/B im Terminal 1 oder zum Tiefgeschoss vom Terminal 2.
Das Terminal 1 hat 28 Gates, darunter neun mit Fluggastbrücken. Es besteht aus einer Zentralhalle A, der die Satelliten B bzw. C angegliedert sind. Letztere sind durch den vorgebauten gläsernen Starwalk miteinander verbunden. Im Erdgeschoss befindet sich der Ankunftsbereich, im ersten Obergeschoss die Haupthalle mit den Check-in-Schaltern. Eine Besucherterrasse bietet freie Sicht auf die Start- und Landebahnen.
Das Terminal 2 verfügt über 20 Gates, davon acht mit Fluggastbrücken. Es gliedert sich in ein Kellergeschoss mit Bahnhofszugang, dem Erdgeschoss mit dem Ankunftsbereich und dem Obergeschoss für den Abflug. im Terminal 1 werden u. a. Lufthansa und Eurwings abgefertigt, im Terminal 2 überwiegend Ferien- und Billigfluggesellschaften. Zur Einkaufswelt mit vielen täglich geöffneten Shops gehören u. a. Rewe im Terminal 1 und eine Postagentur im Terminal 2. Pro Idee im Terminal 1 offeriert neue Produkte aus aller Welt, dagegen Esprit im Terminal 2 frische Mode mit Stil. Heinemann Duty Free-Shops befinden sich in allen Abflugbereichen. Zahlreiche Restaurants und Cafés verkürzen die Wartezeit, darunter im Terminal 1 Burger King oder Deli Goodman & Filippo bzw. im Terminal 2 das Restaurant Bodega.