חיל האוויר הוקם בסערת הקרב של מלחמת העצמאות, על ידי קומץ אנשים ומטוסים של "שירות האוויר" שפעל לפני קום המדינה. אל החיל הצעיר הגיעו מטוסים ומגויסים חדשים מרחבי העולם שהצטרפו לטייסים הישראליים המעטים
ב-29 במאי 1948 בוצעה התקיפה הראשונה של חיל האוויר. ארבעה מטוסי "מסרשמידט" שהובאו מצ'כוסלובקיה בלמו את הטור המצרי ליד אשדוד, והעניקו למקום את שמו: "עד הלום". למעשה, הייתה זו טבילת האש של טייסת הקרב הראשונה בחיל, שעד אז עצם קיומה היה בגדר סוד.
במהלך המלחמה הפיל חיל האוויר מטוסי אויב, סייע לכוחות הקרקע וביצע תקיפות. עם תום המלחמה, שוחררו רוב המתנדבים הזרים וחיל האוויר עבר להתבסס על מגויסים ישראליים. הוא החל לארגן מחדש את בסיסיו, לבנות תורת לחימה ולארגן טייסות מקצועיות שגם קלטו מטוסים חדשים.
שנות ה-50: ראשית עידן הסילון ומבצע "קדש"
בתחילת שנות החמישים החיל אורגן מחדש, פותחו מערכות בקרה חדישות והוגבר השימוש בתצלומי אוויר של שטחי האויב למטרות מודיעין. ב-1953 נכנס חיל האוויר לעידן הסילון עם הגעתם של מטוסי "מטאור" מבריטניה.
במבצע "קדש", בשנת 1956, החיל הוביל משימות שונות: ניתוק קווי התקשורת המצריים, הצנחת כוחות צנחנים בסיני, משימות חילוץ, תקיפות בלב מצרים וסיוע לכוחות הקרקע. במלחמה זו נרשמה הפעם הראשונה בחיל בה נעשה שימוש מבצעי בכסא מפלט. הטייס שנטש את מטוס המיסטר שלו היה לא אחר מבני פלד, לימים מפקד חיל-האוויר.
שנות ה-60: מבצע "מוקד" מול חיל האוויר המצרי, מלחמת ההתשה וצעדים ראשונים בעולם הבלתי-מאויש
בתחילת שנות השישים נמשכה הצטיידות חיל האוויר במטוסים חדשים. תורת לחימה בתחום קרבות-אוויר נבחנה באינטנסיביות בשורה ארוכה של קרבות מול חילות אוויר זרים- מצרים, ירדן וסוריה. בפתיחת מלחמת ששת הימים, במסגרת מבצע "מוקד", חיל-האוויר הרס את חיל-האוויר המצרי על הקרקע ופגע בצורה קשה ביותר בחילות האוויר של סוריה, ירדן ועירק. כ-350 מטוסים נהרסו ביום הראשון למלחמה.
במלחמת ההתשה, פעל חיל האוויר בכל החזיתות. הפעילות המבצעית האינטנסיבית ביותר התבצעה בחזית המצרית: קרבות אוויר, תקיפות סוללות טילים בחזית התעלה ותקיפות במצרים. טייסות המסוקים יצאו למבצעים משותפים רבים עם כוחות הקרקע. במהלך שנים אלה המשיך חיל-האוויר לקלוט מטוסים ומסוקים חדשים ובתחילת שנות השבעים החלה הכניסה לעולם הכטב"ם (כלי-טיס בלתי מאוישים).
שנות ה-70: מלחמת יום הכיפורים ומבצע "כדור הרעם" באנטבה
מבחנו הגדול של חיל האוויר היה במלחמת יום הכיפורים. החל מהשעות הראשונות של המלחמה, השתתפו מטוסי החיל במאמצי הבלימה מול צבאות מצרים וסוריה. לאורך כל המלחמה הובילו את קרבות האוויר ותקיפות קרקע האויב,, פגיעה ביעדים אסטרטגיים שלו וסיוע אוירי לכוחותינו.
האתגר הגדול שעמד בפני מטוסי החיל היו סוללות טילי קרקע-אוויר בשתי החזיתות, אשר פגעו במספר רב של מטוסים. בשנים לאחר המלחמה הוקדשו מאמצים רבים למציאת פתרון לבעיה זו.
ביולי 1976, במסגרת "מבצע יונתן", הטיסו מטוסי קרנף (הרקולס) את כוחות החילוץ לאנטבה והחזירו את בני הערובה לישראל. בשנת 1978 השתתפו מטוסי ומסוקי החיל בסיוע לכוחות הקרקע במבצע ליטני.
שנות ה-80: תקיפות רחוקות ומלחמת "לבנון הראשונה"
בחודש יוני 1981 תקפו מטוסי חיל-האוויר את הכור האטומי בעירק. "בזכותכם השתחררנו מסיוט, שרדף אותנו שנתיים תמימות, שמא חס וחלילה יהיה בידי האויב הנשק הקטלני הזה", אמר ראש הממשלה דאז, מנחם בגין.
שנה מאוחר יותר, ביוני 1982, במלחמת לבנון הראשונה, תקף חיל-האוויר מטרות קרקע, לחם בקרבות אוויר בהם הופלו עשרות מטוסים סוריים ויצא למבצע "ערצב 19" להשמדת סוללות הטילים הסוריות בבקעת הלבנון.
בתחילת שנות השמונים השתתפו מטוסי החיל בהעלאת יהדות אתיופיה לישראל, ובאוקטובר 1985 בוצעה התקיפה הרחוקה ביותר של חיל-האוויר, במבצע "רגל עץ", במסגרתו הותקפו מפקדות אש"ף בתוניס.
שנות ה-90: מלחמת המפרץ, מבצע "שלמה" ולחימה בלבנון
בינואר 1991 פרצה מלחמת המפרץ. מטוסי חיל-האוויר פיטרלו בשמי המדינה, ולראשונה, הוקמה גם סוללת פטריוט שנועדה להגן על ישראל מפני טילי הסקאד. באותה שנה, ב-24 במאי, המריאו מטוסי התובלה של חיל-האוויר למבצע "שלמה". ברכבת האווירית הגדולה ביותר בהיסטוריה של המדינה, הוטסו לישראל למעלה מ-14 אלף יהודים מאתיופיה.
גבול הצפון המשיך להיות זירה למאבק יומיומי בין צה"ל למחבלים. חיל-האוויר השתתף בשני מבצעים גדולים לתקיפת המחבלים בדרום לבנון: "דין וחשבון" ביולי 1993 ו"ענבי זעם" באפריל 1996. ב-4 בפברואר 1997 גבתה הלחימה בלבנון מחיר כבד. שני מסוקי יסעור התנגשו ו-73 לוחמים שהיו בדרכם ללבנון נספו. היה זה האסון הגדול ביותר בתולדות חיל-האוויר.
במהלך שנות ה-90 המשיך חיל-האוויר לקלוט את מיטב הטכנולוגיה המודרנית: סוללות פטריוט וטילי סטינגר, מסוקי אפאצ'י, בלק-הוק ועטלף, מטוסי הפשוש והצופית ואילו מערך הקרב קיבל את מטוסי ה"רעם" הראשונים.
שנות ה-2000: מלחמת לבנון השנייה ומבצע "עופרת יצוקה"
חיל האוויר מוכן ונותן מענה מבצעי בכל איזור בו עולה צורך בהתאם למצב הבטחוני.
במלחמת לבנון השנייה, בקיץ 2006, פעל חיל האוויר בציד משגרים, תקיפת מטרות, סיוע לכוחות הקרקע, פינוי פצועים, איסוף מודיעין והטסת כוחות אל עומק האויב.
מבצע "עופרת יצוקה" בדצמבר 2008 נפתח בתקיפה אווירית נרחבת על מטרות חמאס ברצועת עזה. במהלכו תקפו מטוסי ומסוקי החיל מטרות, פגעו במשגרים, פינו פצועים ואספו מודיעין.
עם הפנים לעתיד
חיל האוויר ממשיך להתפתח בכל התחומים. עולם הכטב"ם מתרחב וטייסות חדשות של מל"טים נפתחות. העברי "שמשון".
ב-2011 הפך מערך הנ"מ למערך ההגנה האווירית, ובפעם הראשונה יירט רקטות באמצעות מערכת "כיפת ברזל". במהלך 2016 החל חיל האוויר בהליך קליטת מטוסים חדשים: החמקן - מטוס האדיר F-35 ומטוס התובלה קרנף J, שזכה לשם העברי שמשון.
הזרוע הארוכה של חיל האוויר מגיעה אפילו לחלל: ב-2010 שוגר הלוויין "אופק 9", שהצטרף לשני לווייני צילום אחרים מסדרת "אופק" הנמצאים בחלל. בעזרת הלוויינים, יכול חיל האוויר לאתר מטרות רחוקות במהירות ובדייקנות.
