Marham vznikl v srpnu 1916 jako noční přistávací plocha pro Royal Flying Corps. V září téhož roku dorazila 51. peruť, aby hlídkovala proti Zeppelins, a letiště bylo uzavřeno v roce 1919. Práce na současné stanici začaly v roce 1935. Byla otevřena 1. dubna 1937 jako základna pro dvě letky těžkých bombardérů. Nejprve létaly s Fairey Hendony a Handley Page Harrows a od roku 1939 s Vickers Wellingtony. Letiště bylo rozšířeno v roce 1942 a k Wellingtonům se poté připojily Short Stirlingy a De Havilland Mosquitoes.

Mosquitoes dorazily 29. září 1942, kdy se z Horsham St Faith přesunula 105. letka. Připojila se k ní 139. letka a dvě letky 2. skupiny sdílely letadla. 6. prosince 1942 se obě letky zúčastnily operace Oyster, útoku za denního světla na továrnu Philips v Eindhovenu. 30. ledna 1943 tři posádky 105. letky bombardovaly berlínskou vysílací budovu v 11:00, právě když měl Göring promluvit. Druhá vlna od 139. letky následovala odpoledne. Obě letky Mosquito se od 1. června 1943 připojily k lehkým nočním úderným silám Pathfinders.

V roce 1944 bylo letiště Marham uzavřeno, aby mohly být postaveny tři betonové ranveje a nové rozptýlené dráhy. Hlavní ranvej byla dlouhá 9 000 stop, což výrazně přesahovalo standardní válečný plán. Centrum leteckého dědictví RAF Marham označuje Marham za jedno ze čtyř letišť pro “super těžké bombardéry”. Jiné zdroje uvádějí počet letišť postavených podle tohoto rozšířeného plánu na dvě, přičemž druhým bylo Sculthorpe. Na konci 40. let 20. století nové dráhy přijímaly bombardéry B-29 Superfortress a B-50 amerického letectva, včetně letadel pro zkoušky projektu Ruby.

Na začátku 50. let 20. století létal Marham na anglických elektrických Canberrách a pro atomové zbraně byl vybudován speciální sklad bomb. V-force dorazily v roce 1956. 214. peruť se 21. ledna znovu sformovala s letouny Vickers Valiant, 1. dubna s 207. perutí a 1. července s 148. perutí. V dubnu téhož roku stanici navštívila sovětská delegace včetně Nikity Chruščova, maršála Bulganina a konstruktéra A. N. Tupoleva. V září a říjnu byly tři perutě Valiant nasazeny do Luqy na Maltě kvůli Suezské operaci a vrátily se v listopadu a prosinci.

Od roku 1957 nesly letouny Valiant jaderný odstrašující materiál a odznak stanice zvolený v tomto roce zobrazuje modrého býka s mottem “Odstrašení”. Marham se také stal domovem pro doplňování paliva ve vzduchu od RAF. Zkoušky mezi letouny Valiant začaly v roce 1957 a 214. peruť sloužila jako zkušební jednotka až do května 1960. Její rekordní lety zahrnovaly let z Marhamu do Nairobi (4 350 mil za 7 hodin a 40 minut) a z Marhamu do Changi (8 110 mil za 15 hodin a 35 minut). V dubnu 1962 se 214. peruť formálně stala tankovací jednotkou.

Eskadra č. 49 se ke třem perutím Valiant připojila 26. června 1961. Přivezla XD818, Valiant, který v roce 1957 shodil první britskou vodíkovou bombu. Éra Valiantů skončila náhle. V nosnících křídel byla zjištěna únava kovu a 11. prosince 1964 byly všechny Valianty uzemněny. Tento typ byl vyřazen z provozu na konci ledna 1965 a všechny čtyři perutě byly rozpuštěny mezi únorem a květnem 1965. XD818 byl na základně uložen až do roku 1982, kdy byl předán muzeu RAF.

Handley Page Victor nahradil Valiant. 55. peruť dorazila 24. května 1965 se šesti tankovacími letouny Victor BK1A a v prosinci téhož roku následovala 57. peruť. 214. peruť se 1. července 1966 znovu zformovala s tříbodovými tankovacími letouny. Stanice také hostila školu tankování za letu a od května 1970 232. operační konverzní jednotku, která do července 1974 převedla na Victor Mk1 více než 1400 členů posádek. Do června 1976 létaly obě perutě i konverzní jednotka na Victoru K2.

V dubnu 1982 byly Victory nasazeny na ostrov Ascension k boji o Falklandy. Zdroje uvádějí velikost síly jako 14–17: Imperial War Museum popisuje oddíl 17 letadel z perutí č. 55 a 57, zatímco jiné údaje uvádějí, že do konce dubna jich v Ascensionu bylo 14. Pro Black Buck 1, který proběhl od 30. dubna do 1. května, plán v muzeu RAF ukazuje 18 bojových letů tankerů. Jiné zprávy uvádějí 15 bojových letů Victorů s 18 tankováními. Victor XH672 letěl jako vedoucí tanker, “Red One”.

Victory také létaly jako námořní radarový průzkum a doplňovaly palivo do letounů Nimrod, Hercules, Harrier a Phantom. Během války v Perském zálivu v roce 1991 létaly Victory z Marhamu z Muharraqu v Bahrajnu. XH672, s nápisem “Maid Marian”, byl s 52 misemi nejlépe hodnoceným tankerem. Eskadra č. 55, poslední jednotka Victorů, byla rozpuštěna v Marhamu 15. října 1993. Poslední oficiální let Victoru na základnu RAF Shawbury se uskutečnil 30. listopadu 1993.

Práce na 24 zpevněných krytech pro letadla začaly v roce 1977 a první Tornado GR1 dorazilo v roce 1982. 617. peruť se znovu zformovala jako první jednotka Tornado v Marhamu. Historie perutě RAF to uvádí jako rok 1982, zatímco jiné zdroje datují znovuzformování k 1. lednu 1983. Následovala 27. peruť. Canberry zůstaly po boku Tornados: 100. peruť do roku 1982 a fotografický průzkum Canberry do roku 2006.

V roce 1990 byla v Perském zálivu nasazena letadla Tornádo v rámci operace Granby. Ze Saúdské Arábie a Bahrajnu vzlétlo šedesát letounů GR1 a v kampani bojovala i 617. peruť. První noci, 17. ledna 1991, byl sestřelen a zabit velitel křídla Nigel Elsdon, vedoucí 27. perutě z Marhamu, a poručík letectva Max Collier. Do roku 2003 létala peruť č. IX (B) s letounem Tornádo GR4 z Marhamu. Ve dnech 19. a 20. března 2011 její letadla uskutečnila 3 000 mil dlouhé zpáteční lety, aby v rámci operace Ellamy zasáhla Libyi raketami Storm Shadow.

Od roku 2014 létaly Marhamovy letouny Tornáda proti Daesh nad Irákem a Sýrií z letecké základny RAF Akrotiri na Kypru v rámci operace Shader. Jednotky se vrátily domů do Marhamu 5. února 2019 po čtyřech a půl letech nepřetržitého nasazení a RAF na konci března 2019 letouny Tornáda vyřadilo z provozu. Marham byl také inženýrskou základnou letounů Tornado. Společnost BAE Systems provozovala na základně kombinované zařízení pro údržbu a modernizaci v rámci smlouvy o dostupnosti letounů Tornado.

V roce 2013 byl Marham jmenován jedinou operační základnou pro britské letouny F-35B Lightning. Zveřejněné údaje o stavebním programu se liší. Vládní oznámení z roku 2015 hovořilo o více než 300 milionech liber, jiné zprávy uvádějí 250 milionů liber a práce na projektu Anvil byly odhadnuty na 500 milionů liber. V červnu 2017 byla zadána zakázka v hodnotě 135 milionů liber na hangár pro 12 letounů F-35B, obnovu povrchu ranveje a vertikální přistávací plochy. Hlavní ranvej byla v září 2017 na tři týdny uzavřena kvůli obnově povrchu.

Tyto síly řídí společně RAF a Royal Navy. 617. peruť je frontovou jednotkou RAF a 207. peruť je společnou konverzní jednotkou pro piloty obou složek. 809. námořní letecká peruť je peruť Královského námořnictva. Byla znovu uvedena do provozu v Marhamu 5. prosince 2023 jako druhá frontová peruť F-35B a RAF uvádí, že její personál je vybírán rovnoměrně z obou složek. Celý program řídí velitelství Lightning Force, rovněž v Marhamu.

Národní kontrolní úřad v roce 2025 uvedl, že výcvikové středisko (81 milionů liber), zařízení pro údržbu a dokončovací práce (94 milionů liber) a centrum pro bleskové operace (29 milionů liber) byly v provozu. Další projekty selhaly. Zařízení pro posuzování podpisů v hodnotě 151 milionů liber, které by mělo být otevřeno v roce 2021, se neočekává dříve než ve 30. letech 21. století; Výbor pro veřejné účty uvádí, že to bude do roku 2032. 809. námořní letecká peruť stále pracuje v přívěsných kajutách a její stálá zařízení se nyní očekávají v roce 2029. Personál sdělil Výboru pro veřejné účty, že ubytování stanice je “ošuntělé”.

F-35B sice létá z Norfolku, ale je postaven pro operace na palubních lodích. V červnu 2020 se 617. peruť poprvé nalodila na operační sérii Lightning na HMS Queen Elizabeth. V září 2020 se vrátila na palubu, aby se připravila na údernou skupinu letadlových lodí 21, první operační nasazení lodi. Dne 23. června 2021 měla letadlová loď na palubě 18 stíhaček F-35B RAF a námořní pěchoty Spojených států a její letouny podnikly své první bojové mise proti Daeši.

Velitel leteckého křídla letadlové lodi, kapitán James Blackmore z Královského námořnictva, uvedl, že se Královské námořnictvo vrátilo k námořním úderům poprvé od Libye před deseti lety. Řekl také, že se jednalo o první bojovou misi amerických letadel ze zahraniční letadlové lodi od lodi HMS Victorious v roce 1943. Nasazení také přineslo ztráty. Dne 17. listopadu 2021 havaroval letoun F-35B z 617. perutě při vzletu z HMS Queen Elizabeth, protože zůstal na místě kryt sání motoru.

V roce 2025 se 809. námořní letecká peruť a 617. peruť plavily na palubě lodi HMS Prince of Wales v rámci operace Highmast, osmiměsíčního nasazení ve Středomoří, na Blízkém východě a v Indo-Pacifiku. V listopadu 2025 bylo na palubě 24 britských stíhaček F-35B, což je rekord pro tuto třídu. Královské námořnictvo vyhlásilo 17. listopadu útok na palubní lodě v plné operační schopnosti. Národní kontrolní úřad poznamenal, že splnění tohoto cíle znamenalo zapůjčení letadel a lidí z výcvikové perutě.