鹿屋海军航空队成立于1936年4月1日，据英文维基百科记载，它是日本帝国海军历史最悠久的中型轰炸机部队。其双引擎三菱G3M轰炸机于1937年8月，即第二次中日战争爆发之初投入战斗，对中国目标执行远程轰炸任务。1941年9月，该部队换装G4M轰炸机，这款轰炸机将承担起日本海军在太平洋地区的陆基空中作战任务。.

在太平洋战争初期，鹿屋基地的轰炸机是海军陆基打击力量的一部分。它们的战绩记录在日本航空自卫队页面的战争史部分以及本军种页面的作战部分；本基地页面则着重介绍鹿屋基地本身发生的事件。.

1945年春，鹿屋成为日本海军针对冲绳附近美军舰队发动有组织的自杀式攻击（即菊水作战）的主要作战基地。据日文维基百科统计，冲绳战役期间共有828名特攻飞行员从鹿屋起飞作战。.

该数据来自日文维基百科条目，未经官方统计核实；整个神风特攻队行动的总人数因来源不同而有所差异，此处未列出。投降后，美国第五航空队部队从1945年9月3日至1948年11月一直占领着该基地。.

战后海军很早就返回了鹿屋。日本国家警察预备队于1950年12月1日在此设立驻军。资料显示，海上自卫队进驻鹿屋的日期有三个：1953年12月1日是第一批航空部队进驻，1954年7月1日是海上自卫队正式接管，1955年11月21日是全面移交。这些日期之间的差异反映的是一个逐步移交的过程，而非一次性完成。.

第一舰队航空联队几乎装备了所有日本巡逻机型号。P2V-7“海王星”巡逻机一直服役到1971年2月27日，此前P-2J巡逻机已于1970年4月23日开始交付。第11中队的S2F-1“追踪者”巡逻机从1973年服役至1984年3月30日。P-3C巡逻机于1989年7月10日交付，第二个中队——第7中队——于1987年12月1日组建，并装备P-2J巡逻机直至1994年5月。2019年7月，第1中队换装川崎P-1巡逻机。.

冷战时期，鹿屋基地使用的飞机讲述了日本如何重建海军航空兵的故事。日本海上自卫队最初的反潜飞机是美国淘汰的机型：1957年，日本海上自卫队从美国库存接收了60架格鲁曼S2F-1“追踪者”反潜机，并一直使用到1984年，将其命名为“青鹰”（Aotaka）。1973年3月1日，鹿屋基地第11中队加入第一舰队航空联队，装备“追踪者”反潜机，并于1984年3月30日该机型退役后解散。.

洛克希德P2V-7“海王星”是该联队的第一款远程巡逻机。日本并没有购买新机型，而是对其进行了改造：川崎重工用涡轮螺旋桨发动机替换了活塞发动机，并于1966年7月21日首飞了P-2J，总共生产了83架。鹿屋空军基地第一中队于1970年4月23日开始接收P-2J，最后一架P2V-7于1971年2月27日离开基地。P-2J随后于1989年被特许生产的P-3C取代，而“猎户座”则于2019年被日本自主设计的P-1取代。因此，在短短五十年间，鹿屋空军基地的巡逻机队就从二手美国飞机过渡到了日本自主设计的飞机。.

鹿屋空军基地博物馆于1973年12月开馆，并于1993年7月迁入新馆。日文维基百科收录了约5500件展品，其中包括一架由两架回收的机身修复而成的52式零式战斗机、一架日本帝国海军的H8K水上飞机，以及P-2、HSS-2B、SNJ-5和P-3C等战后机型。该博物馆既承载着日本特种部队的记忆，也展现了战后海军的风采。.

近年来，美国飞机已重返鹿屋基地。2018年7月，美国海军陆战队宣布在鹿屋基地进行KC-130加油机训练；日文维基百科记载，美国MQ-9无人机于2022年部署于此；2023年8月22日，一架MQ-9无人机冲出跑道。.