早在1927年，达拉斯市就向沃思堡市建议共同建造一座机场，但后者拒绝了这一请求，因此两市各自建造了爱田机场和米查姆机场，并有了独立的航线服务。 1940年人民航空管理局向达拉斯-沃思堡区域机场的建设拨款190万美元。为了在阿灵顿市建造机场，美国航空和布兰尼夫国际航空同阿灵顿市达成了一笔交易，但达拉斯和沃思堡市政府反对这一计划，于是该计划在1942年被放弃。二战后，沃思堡市吞并了此地，并在美国航空的帮助下将其发展成为阿蒙·卡特机场。1953年沃思堡市将米查姆机场的商业航班移交至离达拉斯爱田机场仅12英里（19千米）的新机场。1960年沃思堡市购买了阿蒙·卡特机场，同时将其改名为大西南国际机场，简称GSW，企图与达拉斯市的机场竞争，可由于达拉斯爱田机场的缘故，大西南机场的客运量持续下滑。1960年代中期沃思堡市只有整个德克萨斯州1%的空中交通量，而达拉斯市却有49%之多，最终导致了大西南机场的弃用。 在FAA拒绝分别为达拉斯和沃思堡机场投资后，把两个机场合并的计划在1961年被重新考虑。尽管沃思堡机场实际上已被弃用，但超负荷的爱田机场已经无处扩张。根据1964年联邦政府的一项指示，如果两市不能达成一致，政府会单方面地选择二者之一进行投资。两市最终同意在一个新地点建设新机场。此地点在已关闭的大西南机场以北，几乎在两市中心的中间。这块地于1966年被两市共同买下，新机场也于1969年破土动工。
在遍布于达拉斯和沃思堡市大都会区的投票所，选民们就为是否批准建设新的北德克萨斯区域机场一事而投票。新机场最初是以北德克萨斯委员会而命名的。北德克萨斯委员会又形成了北德克萨斯机场委员会来监督这巨大机场的计划和建设。在大都会的选民一致同意下，建设北德克萨斯区域机场一事已经势在必行。
根据1967年机场最初的设计，达拉斯-沃思堡国际机场的航站楼为码头形，正对一条中心高速。1968年，航站楼的设计又被改进成半圆形，把装卸货区域和高速路隔开，并在每个半圆的中间提供额外的停机区域。一开始设计了多达13个如此形状的航站楼，但最终只建成了4个。 机场在1973年20至23日主持了一场开张仪式，其中还包括协和式超音速飞机在美国的第一次降落。这架隶属法航的协和执行从加拉加斯到巴黎的航线。参加这次仪式的嘉宾包括前德克萨斯州州长John Connally、交通运输司司长Claude Brinegar、美国参议员Lloyd Bentsen以及当时的德克萨斯州州长Dolph Briscoe。机场在1974年以达拉斯-沃思堡区域机场的名字开始了它的商业服务，建设耗资7亿美元。到了1985年，机场最终更名为其现名——达拉斯-沃思堡国际机场。 一开始，机场只有四个航站楼，分别是2W、2E、3E和4E。在其运营的第一年里，有美国航空、Braniff国际航空、大陆航空、达美航空、东部航空、Frontier航空、Ozark航空、Rio航空和德克萨斯国际航空向机场提供服务。1979年工人修正案禁止Love机场经营国际航空，使得西南航空变为Love机场唯一有喷气机的航空。 Braniff国际航空在机场建立的早期是其主要的经营者。从1974年起，它将2W航站楼作为其飞往南美洲和墨西哥的航线的枢纽，1978年又开启了飞往伦敦的航线，1979年则开设了飞往欧洲和亚洲的航线，直到1982年停止运营。在Braniff时代，此机场是全美仅有的四个拥有固定由协和执行的航线的机场：1979至1980年间Braniff开始了从达拉斯至华盛顿的航线，由协和执行，这些协和是英国航空和法国航空暂时重新注册至Braniff名下的。这之后英国航空于1988年曾短暂地使用协和飞往达拉斯，作为原先执行这条航线的DC-10的替代品。
由于航空公司撤销管制规定的缘故，作为达拉斯-沃思堡地区多年的经营霸主，美国航空于1981年6月11日在这里建立了其第一个枢纽。1983年1月17日美国航空正式将其总部由德克萨斯州的Grand Prairie移到了一处在沃思堡市并靠近DFW的地方。同时，美国航空也开始租赁原属于机场的设施。到了1984年，美国航空已占据了绝大多数3E航站楼和部分2E航站楼的设施。1991年2E航站楼的大多数机位也归属于美国航空。美国航空亦经营从达拉斯-沃思堡启程的长距离拖运航班，在1982年增加了去伦敦的航班，1987年去东京的航班也被排定。
1990年代，达美航空也在这里建立了枢纽，占据了4E航站楼的绝大部分。1991年达美枢纽达到顶峰，拥有机场中35%的市场份额，但2004年这一数字减半，这是由于2003年达美的很多主要航线被降级为更频繁的区域性航线。达美最终于2004年关闭了此枢纽，为避免破产而进行重组，将其在DFW的航班数由每日250架次降到只有21架次，还重新部署了其在辛辛那提、亚特兰大和盐湖城的枢纽。在关闭DFW枢纽前，达美在DFW的市场份额为17.3%。在这之后，DFW鼓动西南航空将其服务由Love机场转移至自己处，但西南航空一如既往地选择留在Love机场。 1989年机场授权宣布了一个建设计划：重建现存航站楼和增加两条跑道。在第二年环境影响报告发布后，Irving、Euless和Grapevine三市联合将机场的扩建计划告上法庭。1994年美国最高法院最终裁决此案（结果有利于机场）。1996年第七条跑道开放。4条南北方向的主要跑道（最靠近航站楼的）都被加长，从原先的11,388英尺（3471米）增加到13,400英尺（4084米）。其中的第一条，即17R/35L跑道，于1996年被加长（与新跑道同时），另三条（17C/35C、18L/36R和18R/36L）在2005年扩建。DFW现在是全世界唯一有四条长度超过4000米（13,123英尺）且可用的跑道的机场。 为了疏导国际航班，一个有着先进的双向乘客疏导系统（捷运系统,即Skylink）的航站楼——航站楼D，于2005年开始运营。 从2004年到2012年间，DFW曾是两个美国军队“人力辅助点”之一，给从伊拉克和阿富汗返回的美军提供休息和恢复。这项任务终止于2012年4月3日，哈茨菲尔德-杰克逊亚特兰大国际机场则成为美军唯一的人力辅助点。 1985年8月2日，达美航空191号班机（一架洛克希德L-1011三星客机）从劳德代尔堡飞往洛杉矶，中途经停达拉斯。飞机在降落达拉斯-沃思堡机场时遭遇由风暴所产生的微暴流，撞上机场的2座水槽，造成136人死亡（包括1名地面人员），29名乘客生还。
1988年8月31日，达美航空1141号班机（一架波音727）从达拉斯-沃思堡飞往盐湖城。飞机在起飞后撞上跑道末尾的辅助着陆仪，随后失速坠毁，造成14名乘客及机组人员死亡，机上94人生还。