Det skotska flygbolaget anser att flygningarna från och med den 15 oktober kommer att locka till sig passagerare som arbetar inom energiindustrin till havs.
Rutterna kommer att trafikeras av 33-säte Saab 340-flygplan.
Durham Tees Valley chef Steve Gill sade att det var en "riktig skott i armen för flygplatsen" och goda nyheter för näringslivet.
Loganair har meddelat nya tjänster som förbinder Aberdeen med Durham Tees Valley Airport och Norwich.