Heathrow az 1930-as években, Great Western Aerodrome néven kezdett működni. A Fairey Animation tulajdona volt, s legfőképpen tesztelésre használták. A terület ezt megelőzően a harmondsworthi anglikán lelkészé volt. Eleinte még nem volt kereskedelmi forgalom itt, akkor még a Croydon repülőtér volt London legforgalmasabb légikikötője.
 
1944-ben a repülőtér a Légügyi Minisztérium irányítása alá került. Harold Balfour légügyi minszter-helyettes 1973-ban megjelent Wings over Westminster (Szárnyak a Westminster felett) című önéletrajzában elmondja, hogy szándékosan félrevezette a kormánybizottságot, hogy a repülőtér rekvirálása fontos a hosszú utakra is képes szállítórepülők indításához a Japán elleni háborúban. A Royal Air Force soha nem használta a repülőteret, és 1946. január 1-jén az irányítás visszakerült a Polgári Légiközlekedési Minisztériumhoz. Az első járat még aznap elindult lisszaboni tankolással Buenos Airesbe.
 
A civil légiforgalom teljességgel május 31-én indult be, s 1947-ben már három kifutópályája volt, s további hármat kezdtek építeni. Ezek a kifutópályák még rövidek és cikk-cakkosak voltak, hogy akármilyen szél mellett is le lehessen szállni. Az első lebetonozott részt 1953-ban II. Erzsébet adta át a forgalomnak. Szintén ő nyitotta meg 1955-ben az első terminálépületet, az Európa Terminált (ma Terminal 2). Nem sokkal ezután az Óceáni Terminált (ma Terminal 3) is megnyitották. Ekkor közvetlen helikopterjárat volt a terminál és London középső része között. A Terminal 1-et 1968-ban nyitották meg, és így teljes lett a ma is látható épületegyüttes.
 
1977-ben a London Undergroundot meghosszabították a repülőtérig, így a légikikötő a Piccadilly Line-on keresztül már egy óra alatt elérhetővé vált a központból. A Terminal 5-höz, annak 2008-as átadására egy újabb leágazást építettek.
 
A negyedik terminált a többitől odébb, a harmadiktól délebbre építették. 1986-ban nyílt meg, és az újonnan privatizált British Airways otthona lett. 1987-ben a brit kormány privatizálta a British Airport Authorityt, amely hét repteret üzemeltetett, közöttük Heathrow-t.