كانت الظهران أول مشروع بناء عسكري أمريكي ضخم في المملكة العربية السعودية. تشير ويكيبيديا إلى أن الولايات المتحدة حصلت على ترخيص عام 1944 لبناء قاعدة جوية فيها، وأن العمل، الذي بدأ عام 1945، لم يكتمل إلا عام 1946، أي بعد فوات الأوان بالنسبة لمتطلبات الدعم اللوجستي للحرب العالمية الثانية التي كانت تبرر المشروع. استخدم الاتفاق مصطلح "مطار" لأن واشنطن كانت تدرك مدى حساسية الرياض تجاه أي شيء يُشبه قاعدة أجنبية. وقد شهدت الظهران ويلات الحرب مرةً من قبل: ففي 19 أكتوبر 1940، قصفت قاذفات إيطالية كانت تشن غارات على البحرين الظهران أيضاً، مُلحقةً بها أضراراً طفيفة.

أعطت الحرب الباردة المطار قيمته الحقيقية. وبحلول عام ١٩٤٩، وفقًا لموقع ويكيبيديا، كان مطار الظهران المطار الوحيد في المنطقة القادر على استقبال قاذفات بي-٢٩ التابعة لسلاح الجو الأمريكي. أُعيد التفاوض على الاتفاقية الأصلية التي كانت مدتها ثلاث سنوات في عام ١٩٤٨، وجُددت في ١٨ يونيو ١٩٥١، ثم جُددت مرة أخرى في ٢ أبريل ١٩٥٧، حين تعهدت واشنطن أيضًا بتقديم الدعم الإنشائي والتدريب العسكري، وهو ما أدى إلى إنشاء بعثة التدريب العسكري الأمريكية. ويشير سجل الإنشاءات الرسمي للجيش الأمريكي إلى برنامج بناء ضخم في مطار الظهران بحلول سبتمبر ١٩٥١. وتخلت الولايات المتحدة عن السيطرة عليه في عام ١٩٦٢.

على مدى أربعة عقود تقريبًا، كان مطار الظهران مطارًا مدنيًا في المقام الأول. صمم مينورو ياماساكي مبنى الركاب فيه عام 1959، وافتُتح عام 1961، واتخذ المطار اسم مطار الظهران الدولي. وذكرت صحيفة أرامكو عام 1979 أن مبنى ركاب دوليًا جديدًا، بُني لاستيعاب أكثر من مليوني مسافر سنويًا، افتُتح في 21 نوفمبر من ذلك العام، وأن العمل قد بدأ لتمديد المدرجين الرئيسيين لاستقبال الطائرات النفاثة عريضة البدن.

في عام ١٩٩٩، افتُتح مطار الملك فهد الدولي بالقرب من الدمام، وكانت جميع الرحلات الجوية المنتظمة تغادر من الظهران. أُعيد تسمية المطار ليصبح قاعدة الملك عبد العزيز الجوية، وتحوّل إلى مطار عسكري بحت تابع للقوات الجوية الملكية السعودية. تشير معلومات ويكيبيديا إلى وجود مدرجين متوازيين بطول ٣٦٦٠ مترًا و٣٦٠٠ مترًا، ومدرج عرضي بطول ٢١٥٠ مترًا. ولا تُعلن القوات الجوية عن أسرابها العاملة في المطار حاليًا؛ إذ تعتمد قوائم ويكيبيديا على قاعدة بيانات خاصة بهواة الطيران، وهي غير مُكررة.

عندما غزا العراق الكويت في أغسطس/آب 1990، كانت الظهران الخيار الأمثل لنشر الطائرات المقاتلة: لقربها من الحدود، ومدرجاتها الطويلة، ومينائها القريب. بدأ الجناح الأول للمقاتلات التكتيكية الأمريكية بنشر سربيه 27 و71 في 7 أغسطس/آب؛ وتشير ويكيبيديا إلى وجود 48 طائرة من طراز إف-15 و4207 طلعات جوية تقوم بدوريات على الحدود الكويتية العراقية قبل بدء الحرب الجوية في 17 يناير/كانون الثاني 1991، و2564 طلعة أخرى خلال حرب الخليج. كما وصلت مفرزة من طائرات تورنادو جي آر 1 التابعة لسلاح الجو الملكي البريطاني من السرب رقم 31 في يناير/كانون الثاني 1991.

كما استقطبت القاعدة صواريخ سكود عراقية. وفي مساء 25 فبراير/شباط 1991، فشلت بطارية باتريوت في الظهران في رصد صاروخ قادم، أصاب ثكنة للجيش الأمريكي، ما أسفر عن مقتل 28 جنديًا أمريكيًا. وبعد عام، كشف مكتب المحاسبة العامة عن السبب: خطأ في التوقيت تفاقم مع استمرار تشغيل النظام؛ إذ كانت البطارية تعمل بشكل متواصل لأكثر من 100 ساعة. وتشير ويكيبيديا إلى أن القتلى كانوا جنودًا من الكتيبة الرابعة عشرة للإمداد والتموين، وهي وحدة احتياطية من ولاية بنسلفانيا؛ وكانت هذه أكبر خسارة في الأرواح تكبدها التحالف في الحرب.

بعد عام 1991، بقيت الطائرات الأمريكية في قاعدة الظهران ضمن عملية "المراقبة الجنوبية" فوق جنوب العراق، وسكنت أطقمها في أبراج الخبر، وهو مجمع سكني بالقرب من القاعدة. وفي ليلة 25 يونيو/حزيران 1996، انفجرت شاحنة مفخخة خارجها، ما أسفر عن مقتل 19 فرداً من القوات الجوية الأمريكية وإصابة 498 شخصاً من جنسيات مختلفة. ووجهت لائحة اتهام فيدرالية أمريكية عام 2001 اتهامات إلى 13 عضواً من حزب الله السعودي؛ وقضت محكمة أمريكية عام 2006 بأن إيران وحزب الله مسؤولان عن الهجوم، وهو ما نفته إيران. كما تشير ويكيبيديا إلى مزاعم بتورط تنظيم القاعدة. وتولت الظهران إجلاء أكثر من 6000 أمريكي، وانتقلت العمليات الأمريكية إلى قاعدة الأمير سلطان الجوية في الداخل.

عادت القاعدة إلى الواجهة الإعلامية عام 2026. ففي أبريل/نيسان، خلال الحرب مع إيران، أكدت الرياض وصول قوة عسكرية باكستانية إلى قاعدة الملك عبد العزيز الجوية، تضم طائرات مقاتلة وطائرات دعم، تم نشرها بموجب اتفاقية الدفاع الاستراتيجي المشترك الموقعة في سبتمبر/أيلول 2025، وفقًا لقناة الجزيرة. ولم تُعلن أي من الحكومتين عن أعداد أو أنواع هذه القوات.