Perú encargó el Mirage 2000 en diciembre de 1982, mediante un contrato de US$$800 millones para 14 aviones monoplaza 2000P y dos biplaza 2000DP, según la Wikipedia en inglés. Las finanzas del país obligaron a reducir la cantidad a diez y dos, respectivamente, cuando se firmó el contrato en 1985. El primer avión fue entregado en Francia en junio de 1985; Zona Militar fecha la llegada de los primeros cuatro a Perú el 23 de noviembre de 1986, Wikipedia en diciembre de 1986, y Zona Militar afirma que los doce estaban en servicio en junio de 1987. Fueron asignados al Grupo Aéreo No. 4 del Ala Aérea No. 3 en La Joya, operados por el Escuadrón Aéreo 412 “Halcones”.

Según Wikipedia, los Mirage realizaron patrullas aéreas de combate en la guerra de Cenepa contra Ecuador en 1995; las fuentes consultadas no especifican si dichas patrullas se realizaron desde La Joya. Desde entonces, la historia se ha centrado en mantener en condiciones de vuelo a los aviones antiguos: una inspección US$140 millones y un programa parcial de aviónica en 2009, una inspección mayor en 2012 y, en noviembre de 2024, la decisión de la Fuerza Aérea de no modernizar más el modelo. En 2026, la Wikipedia en inglés contabilizaba nueve 2000P y dos 2000DP aún en servicio; la Wikipedia en español, ocho.

Durante la guerra de 1982 entre Argentina y el Reino Unido por las islas que el Reino Unido denomina Islas Malvinas y Argentina Islas Falkland, Perú, bajo la presidencia de Fernando Belaúnde Terry, envió a Argentina diez cazabombarderos Mirage. Un artículo de Diego García Montaño (14 de agosto de 2022) sobre la historia de la Zona Militar describe cómo a los aviones se les reemplazaron las marcas peruanas por las argentinas y volaron desde Chiclayo hasta "la base militar de la Joya, en Arequipa", luego a la provincia de Jujuy en Argentina y finalmente a Tandil, en una ruta elegida para evitar el radar chileno.

Según el mismo relato, pilotos peruanos se ofrecieron como voluntarios para luchar junto a los argentinos. No se pudo confirmar en las fuentes consultadas si los Mirage, Mirage 5P según Wikipedia, realizaron vuelos operativos antes del alto el fuego del 14 de junio de 1982, y los detalles del artículo se basan en los recuerdos de funcionarios peruanos más que en registros oficiales publicados.

Perú perdió su capacidad de reabastecimiento de combustible en vuelo cuando el avión cisterna Boeing 707-323C FAP 319 fue retirado del servicio. Zona Militar informa que esta capacidad se recuperó durante ECODEX XII, un ejercicio nacional que se llevó a cabo del 18 al 26 de octubre de 2023 con aproximadamente 540 misiones y 680 horas de vuelo planificadas, cuando los Mirage 2000P se reabastecieron de combustible desde los dos KC-130H Hércules ex-españoles del Escuadrón de Transporte 841 en Callao. La iniciativa provino del Grupo Aéreo No. 4 en La Joya, y la Fuerza Aérea Argentina ayudó a calificar a los pilotos peruanos.

El 11 de abril de 2024, un Mirage 2000P del Grupo Aéreo No. 4 perdió contacto durante un entrenamiento de navegación a baja altitud. Los rescatistas a bordo de un helicóptero Mi-17 y un C-26B encontraron los restos al día siguiente en la ladera occidental de Picchu Picchu, en el distrito de Chiguata, Arequipa; el piloto, el mayor Ramiro Alfredo Rondón Medina, falleció. La Fuerza Aérea estableció una comisión de investigación del accidente. Semanas después, el ejercicio multinacional Resolute Sentinel 2024, con aproximadamente 1500 efectivos de Perú, Colombia, Ecuador, Chile, Brasil, Francia y Estados Unidos, se inauguró con una ceremonia en La Joya.

La búsqueda de un nuevo caza, iniciada en 2012 según el Ministerio de Defensa, culminó en Perú. La Resolución Ministerial 00167-2026-DE, publicada el 17 de febrero de 2026 bajo el Decreto Supremo 020-2026-EF, destinó S/1,137 millones, aproximadamente US$$300 millones, a un proyecto para recuperar la capacidad de control aeroespacial del Grupo Aéreo Nº 4 con cazas de alto rendimiento: un programa de 24 aeronaves. En abril de 2026, Perú eligió el F-16 Block 70 por encima del Gripen E/F y el Rafale F4 y firmó un contrato para doce unidades iniciales; el embajador de Estados Unidos espera recibirlas entre 2029 y 2030.

Los cielos despejados del desierto de La Joya también inspiraron otro plan. En una entrevista de noviembre de 2024, el entonces Comandante General, General del Aire Carlos Enrique Chávez Cateriano, declaró que un gran telescopio espacial sería trasladado a Perú e instalado en la base, como parte de un programa espacial que también incluye una plataforma de lanzamiento en Talara. En agosto de 2026, Zona Militar informó sobre un telescopio de alta potencia entre las donaciones previstas en la agenda de cooperación entre Estados Unidos y Perú para finales de 2026; no se confirmó si se trataba del mismo instrumento.