Cụ thể, Cục Hàng không Việt Nam đưa ra 3 phương án nghiên cứu xây dựng đường cất hạ cánh thứ 3.

Cụ thể, phương án 1 xây dựng đường cất hạ cánh số 3 cùng các công trình kỹ thuật như nhà ga hành khách, sân đỗ tàu bay, đường lăn và các công trình phụ trợ về phía Nam của cảng, đảm bảo tổng công suất thông qua cảng đạt 50 triệu hành khách/năm.

Đường cất hạ cánh số 3 cách đường cất hạ cánh số 1A là 1.700m, cách đường cất hạ cánh 1B là 1.950m, đảm bảo phương án 2 đường hoạt động song song độc lập là 1A với đường số 3 (hoặc 1B với đường số 3). Ước tính tổng mức đầu tư theo phương án này là 75.987 tỷ đồng trong đó, riêng công tác giải phóng mặt bằng lên tới gần 40.800 tỷ đồng.

Phương án này có ưu điểm là phù hợp với quy hoạch tổng thể Cảng Hàng không quốc tế Nội Bài đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt; phù hợp với quy hoạch xây dựng và định hướng phát triển không gian huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội. Nhưng lại có nhược điểm là kinh phí GPMB quá lớn sẽ làm ảnh hưởng phần nào đến tiến độ thực hiện dự án, với năng lực thông qua cảng là 50 triệu hành khách/năm sẽ gây áp lực lớn lên tuyến đường Võ Văn Kiệt.

Phương án 2 xây dựng đường cất hạ cánh số 3 về phía Bắc và khu vực nhà ga, sân đỗ tàu bay đồng bộ phía Tây của Cảng Nội Bài.

Đường cất hạ cánh số 3 nằm cách đường số 1B (11R-29L) 1.035m (đảm bảo hoạt động song song, độc lập với đường số 1B) thuộc địa phận xã Quang Tiến, Mai Đình, Phú Minh, huyện Sóc Sơn (Hà Nội); cách giữa các đường cất hạ cánh 1A cách đường số 3 là 785m; 1A cách 1B là 250m. Riêng đường cất hạ cánh 1A được chuyển thành đường lăn song song. Tổng kinh phí đầu tư ước tính khoảng 38.802 tỷ đồng.

Ưu điểm của phương án này là kinh phí GPMB không quá lớn, đẩy nhanh được tiến độ thực hiện dự án. Khu vực GPMB chủ yếu tập trung vào khu vực đất quân sự và đất nông nghiệp. Phù hợp với chủ trương của Bộ Quốc phòng di dời hoạt động bay huấn luyện ra khỏi CHKQT Nội Bài, chỉ xác định CHKQT Nội Bài giữ vai trò trực chiến khi cần thiết. Vì vậy kinh phí để di dời GPMB thấp. 

Ngoài ra, việc kết nối giao thông đến cảng đảm bảo thuận tiện; sử dụng đường cao tốc Nội Bài - Lào Cai nối vào nhà ga hành khách mới.

Phương án 3 xây dựng đường cất hạ cánh số 3 về phía Bắc có vị trí tương tự như phương án 2 với tổng mức đầu tư là 41.856 tỉ đồng.

Tuy nhiên, các công trình phụ trợ như khu vực nhà ga hành khách, đường giao thông kết nối, đài chỉ huy bố trí phân tán, khó khăn trong việc thiết kế giao thông kết nối cũng như không thuận tiện trong hoạt động khai thác. Phương án này lại không phù hợp với quy hoạch tổng thể Cảng HKQT Nội Bài đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt.

Trong 3 phương án trên, theo đánh giá của Cục Hàng không Việt Nam thì phương án 2 là phương án tối ưu. Bởi, với phương án này, kinh phí giải phóng mặt bằng chỉ hơn 11.000 tỷ đồng là không quá lớn, đẩy nhanh được tiến độ thực hiện dự án. Hơn nữa, khu vực giải phóng mặt bằng chủ yếu tập trung vào khu vực đất quân sự và đất nông nghiệp.

Hiện nay, sân bay Nội Bài có hai đường băng song song, trong đó đường băng hướng 11L/29R dài 3.200 m rộng 45m, đường băng 11R/29r dài 3.800m rộng 45m.