ด้านปฏิบัติการ มีหน้าที่รับผิดชอบด้านการควบคุมการบินบริเวณเขตท่าอากาศยาน ด้านการสื่อสารการบินส่วน ภูมิภาค และบริการเครื่องช่วยการเดินอากาศ โดยใช้ระบบเรดาร์ปฐมภูมิ (Primary Surveillance Radar) ในการควบคุมจราจรทางอากาศ ซึ่งติดตั้งใช้งานที่เขตประชิดสนามบิน (Approach Control) มีรัศมีโดยรอบไม่เกิน 80 ไมล์ทะเล และระบบเรดาร์ทุติยภูมิ (Secondary Surveillance Radar) ในการควบคุมจราจรทางอากาศ ซึ่งติดตั้งใช้งานสำหรับติดตามอากาศยานตามเส้นทางบิน (Aera Control) มีรัศมีโดยรอบ 250 ไมล์ทะเล และได้พัฒนานำเครือข่ายโทรคมนาคมการบิน (Aeronautical Telecommunication Network : ATN ) เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ช่วยให้การสื่อสารระหว่างผู้ควบคุมจราจรทางอากาศ และนักบินมาใช้ เพื่อก่อให้เกิดความรวดเร็ว แม่นยำเที่ยงตรง และปลอดภัยสูง โดยได้ติดตั้งอุปกรณ์เชื่อมโยงเครือข่าย ATN ณ ศูนย์ควบคุมการบินเชียงใหม่ด้วย โดยให้บริการควบคุมจราจรทางอากาศ ภายในเขตควบคุมการจราจรของท่าอากาศยานเชียงใหม่ /เชียงราย /ลำปาง และแม่ฮ่องสอน