沃丁顿机场于1916年11月13日正式启用，供英国皇家飞行队使用。当时，第47和第48训练中队携Avro 504、BE2、Shorthorn等多种训练机型抵达。当地历史遗迹记录显示，在机场启用初期，每月最多发生40起坠机事故。第一次世界大战后，机场关闭——英国皇家空军官方记载为1920年，而另一份当地史料则记载为1919年——并于1926年重新开放，供特种预备役第503（林肯郡）中队使用。.

20世纪30年代的扩建使这里成为一个拥有五个C型机库的轰炸机基地。第44中队于1937年6月抵达，一直驻扎到1943年5月。该中队和第50中队的汉普顿轰炸机在英国于1939年对德宣战当天投入战斗，袭击了基尔附近的德国海军目标。之后，它们又参与了第5轰炸大队对飞机制造厂、仓库和炼油厂的早期空袭。1940年11月，第207中队在瓦丁顿重建，接收了英国皇家空军的首批曼彻斯特轰炸机。.

四引擎的兰开斯特轰炸机率先抵达瓦丁顿。1941年圣诞前夜，三架兰开斯特轰炸机交付给第44中队。当时，该中队已更名为第44（罗得西亚）中队，以纪念约占其空勤和地勤人员四分之一的罗得西亚人。1942年3月3/4日夜间，该中队驾驶兰开斯特轰炸机执行了首次作战任务，在黑尔戈兰湾布雷。英国皇家空军博物馆的记录显示，第44中队在二战期间的伤亡率位列英国皇家空军各中队第三。.

六周后，该中队执行了奥格斯堡空袭任务，六名机组人员中有五名阵亡。从1943年末开始，瓦丁顿基地主要驻扎着澳大利亚空军。澳大利亚皇家空军第467中队于1943年11月13日抵达，第463中队则于11月25日由其C飞行队组建而成。这两个中队都驾驶兰开斯特轰炸机从瓦丁顿基地起飞作战，直到1945年夏季，第467中队于6月离开，第463中队于7月离开。.

1953年末，沃丁顿机场关闭，以便将其跑道延长至9000英尺，供V型轰炸机使用。1957年5月，第83中队成为英国皇家空军首个接收阿弗罗火神轰炸机的中队。到1961年8月，该基地已有三个火神轰炸机中队投入作战。第44、50和101中队组成沃丁顿联队，成为英国空中核威慑力量的一部分。第44中队从1960年8月至1982年12月一直从沃丁顿基地起飞执行火神轰炸机任务。.

“火神”轰炸机服役时期也曾发生过事故。1958年10月24日，第83中队的“火神”XA908号轰炸机在执行从沃丁顿飞往内布拉斯加州林肯空军基地的“西部游骑兵”训练飞行任务时，遭遇全面电气故障，坠毁在底特律的一个居民区。空军部长向国会下议院报告称，机上五名机组人员和机组长全部遇难。.

第50中队是最后一个仍在服役的火神轰炸机中队，于1984年3月在瓦丁顿解散，结束了火神轰炸机在该基地27年的服役历史。此后十年间，该机型继续服役于火神特技飞行表演队。XH558于1985年5月接手特技飞行表演任务，并于1992年9月20日在克兰菲尔德进行了最后一次皇家空军特技飞行表演，该飞行表演队于1993年解散。.

1982年4月阿根廷占领福克兰群岛后，沃丁顿联队为’黑鹿行动”提供了轰炸机。三架火神轰炸机，编号分别为XM597、XM598和XM607，从阿森松岛的怀德阿韦克机场起飞，准备执行空袭任务，这些飞机分别来自沃丁顿联队的第44、50和101中队。在第一次空袭中，威瑟斯的机组人员来自第101中队，但驾驶的是第44中队的XM607号飞机。飞行中尉马丁·威瑟斯后来回忆说，他的机组人员直到三周前才被告知他们将参与南大西洋的行动。.

XM607于4月30日晚11点左右从阿森松岛起飞。英国皇家空军称，为了让这架轰炸机进入斯坦利港的航程，共出动了11架维克托加油机，并进行了15次燃油补给。然而，在南下途中，加油计划出现故障，导致火神轰炸机燃油不足。威瑟斯将飞机爬升至10000英尺进行轰炸，并投下了21枚1000磅炸弹，其中一枚炸弹在跑道中央炸出了一个弹坑。往返航程近6600海里，耗时约16小时。威瑟斯因此荣获杰出飞行十字勋章。.

计划开展七次“黑鹿行动”，最终完成了五次。XM607 执行了第一次、第二次（由约翰·里夫中队长驾驶）以及6月12日的最后一次行动。XM597 由尼尔·麦克杜格尔中队长驾驶，使用“百舌鸟”导弹攻击了阿根廷的雷达。这些空袭究竟取得了多少成果，至今仍存在争议。跑道仍然可供运输机使用，而空军元帅约翰·柯蒂斯爵士则认为，这些空袭传递了一个“阿根廷方面能够清晰理解”的信息。XM607 于1982年12月退役，并于1983年1月成为沃丁顿机场的“守门机”。.

1991年，英国皇家空军第8中队将波音E-3D“哨兵”预警机引入瓦丁顿空军基地，此后三十年间，该基地成为英国空中预警的基地。英国皇家空军共采购了七架该型飞机。“哨兵”机组人员曾飞越伊拉克、阿富汗和利比亚，在加勒比海地区巡逻打击毒品走私，并为重大体育赛事提供空中预警。英国皇家空军称，在“伊拉克自由行动”期间，“哨兵”机队在伊拉克空域的飞行时间超过了英国皇家空军其他所有飞机飞行时间的总和。.

最终，七架E-3D预警机中仅剩三架仍在服役。它们的机身需要大修，而且与其他国家E-3预警机不同，它们的电子设备从未进行过重大升级。最后一次作战飞行任务于2021年7月30日从英国皇家空军阿克罗蒂里基地起飞，飞越伊拉克上空。ZH101于8月4日返回沃丁顿基地，接受水门礼。威塞克斯伯爵出席了2021年9月30日的退役仪式。美国购买了ZH104，将其改装为E-6B’水星”教练机。.

英国于2019年订购了五架E-7“楔尾”预警机，用于替换“哨兵”预警机。2021年综合评估后，订单被削减至三架，机队规模缩减了40%，仅节省了约12%的成本，国防委员会称之为“绝对愚蠢之举”。在此期间，英国只能依靠北约的空中预警部队。原计划于2023年正式服役，但首架皇家空军“楔尾”预警机WT001直到2026年5月21日才抵达洛西茅斯皇家空军基地，并在那里进行测试和评估。第8中队随后迁至洛西茅斯基地执行该机的飞行任务。.

第51中队自1974年起装备了“猎迷”R1侦察机。其替代机型RC-135W“铆钉联合”侦察机是根据“空中探索者”项目采购的，预算为6.34亿英镑，共采购三架。在交付之前，英国机组人员已与美国空军第55联队合作，累计飞行超过32000小时，执行了1800架次任务。首架RC-135W于2013年11月提前交付，第三架于2017年6月7日交付。英国皇家空军给出的退役日期为2035年；而《英国国防杂志》在2017年报道称其退役日期为2045年。.

基于比奇空中国王350的Shadow R1最初是作为一项紧急作战需求而研制的，2009年交付了四架。第5（AC）中队的Shadow飞行队随后更名为第14中队；英国皇家空军的Shadow页面显示更名时间为2011年，而该中队自己的页面则显示为2016年。2021年11月，雷神英国公司赢得了一份价值1.1亿英镑的合同，将该机队规模从六架扩大到八架，并升级到Mk2标准。.

2012年，英国皇家空军第13中队在瓦丁顿空军基地成立，成为英国首个“死神”无人机中队。该中队于2013年4月从林肯郡执行了首次作战任务；在此之前，英国的“死神”无人机机组人员一直驻扎在内华达州的克里奇空军基地。该机在“沙德行动”中飞越阿富汗，随后又飞越伊拉克和叙利亚，由林肯郡的地面站进行指挥。在英国皇家空军服役18年、飞行时间超过17.3万小时后，“死神”无人机正式退役；该中队的网页显示其退役日期为2025年9月30日，而英国皇家空军则于2025年10月3日宣布了该机的最后一次飞行。.

英国皇家空军的MQ-9B无人机——首架“保护者”RG1型无人机于2023年9月交付，并于2023年11月17日在瓦丁顿空军基地进行了飞行测试。第31中队于2023年10月11日重组，成为英国首个驻扎的“保护者”无人机中队。“保护者”无人机于2025年6月16日正式服役，成为首个获准在英国国家空域飞行的遥控驾驶飞机，计划共生产16架。英国皇家空军估计，新建的机库、配套建筑和机组人员宿舍总造价为9400万英镑；2018年的估价为9300万英镑。.

沃丁顿国际航展始于1995年，当时航展从同年关闭的芬宁利皇家空军基地迁至沃丁顿。航展通常在六月底或七月初举行，吸引超过14万名观众。由于跑道重建，2015年的航展被迫取消。2015年9月28日，英国皇家空军宣布，由于安全威胁和运行风险，沃丁顿将不再举办任何航展。有报道称，这些担忧与该基地作为“死神”无人机基地有关。.

红箭飞行表演队于七年后抵达。2020年5月，英国皇家空军宣布，在斯坎普顿皇家空军基地被列入关闭名单后，已对30多个备选地点进行了评估。一项运行安全评估发现，沃丁顿是“斯坎普顿皇家空军基地唯一合适的替代方案”。2022年10月13日当周，这支由146人组成的队伍携带24吨设备迁入沃丁顿。.

自1983年以来，这支飞行表演队一直以林肯郡的斯坎普顿为基地，仅在1995年至2000年间短暂驻扎于克兰韦尔皇家空军学院。在瓦丁顿基地，他们最初仅具备初始作战能力，机库和总部当时仍在翻新中。自2023年起，红箭飞行表演队隶属于飞行表演联队。其总部和鹰式T1教练机的持续适航性维护机构均设在瓦丁顿，而英国皇家空军不列颠空战纪念飞行队则驻扎在康宁斯比皇家空军基地。.