La historia secreta de Udorn comenzó antes de la llegada de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos. El 11 de septiembre de 1955, Civil Air Transport, la aerolínea propiedad de la CIA, trasladó tres aviones de transporte C-46 al nuevo aeródromo. Con su nombre posterior, Air America, la compañía estableció su sede en Asia en Udorn, y desde allí sus aviones volaban a Laos.

Wikipedia registra que Air America continuó operando desde Udorn hacia Laos hasta el 3 de junio de 1974, fecha en que finalizó el alto el fuego en Laos. Tras la caída de Saigón en 1975, la compañía intentó mantener presencia en Udon Thani; este intento fracasó y Air America se disolvió el 30 de junio de 1976. Las fuentes consultadas no publicaron el número de aeronaves ni de personal en Udorn.

El Ala de Reconocimiento Táctico 432 se activó en Udorn el 18 de septiembre de 1966. Su primera función fue la fotografía: el Escuadrón de Reconocimiento Táctico 20 utilizó aviones RF-101C Voodoo hasta noviembre de 1967, el Escuadrón de Reconocimiento Táctico 11 utilizó aviones RF-4C desde octubre de 1966 hasta noviembre de 1970, y el Escuadrón de Reconocimiento Táctico 14 utilizó aviones RF-4C desde octubre de 1967 hasta el 30 de junio de 1975.

De manera inusual, el ala también contaba con cazas. El 13.º Escuadrón de Caza Táctico llegó en octubre de 1967 y el 555.º, el "Triple Nickel", el 28 de mayo de 1968 desde Ubon, ambos volando F-4 Phantom. Cuando Vietnam del Norte invadió el Sur en la primavera de 1972, Udorn recibió más escuadrones de F-4 para la Operación Linebacker: el 523.º, el 58.º, el 308.º y el 307.º TFS y un destacamento del 414.º Escuadrón de Armas de Caza entre mayo y octubre de 1972, y el 421.º TFS desde el 31 de octubre de 1972 hasta el final. La base también albergó los puestos de mando de los aviones C-130 del 7.º Escuadrón de Mando y Control Aerotransportado desde octubre de 1968 hasta el 30 de abril de 1972, y el 4.º Escuadrón de Operaciones Especiales desde octubre de 1972. Wikipedia atribuye al 432.º 36 victorias aéreas confirmadas entre el 17 de diciembre de 1967 y el 8 de enero de 1973.

La más conocida de esas victorias pertenece a una sola tripulación. El capitán Richard Stephen "Steve" Ritchie, del 555.º Escuadrón de Caza Táctico, que volaba con su oficial de sistemas de armas, el capitán Charles B. DeBellevue, en cuatro de los cinco MiG-21, derribó el 10 y el 31 de mayo, dos veces el 8 de julio y el 28 de agosto de 1972, todos con un misil AIM-7 Sparrow. El quinto lo convirtió en el primer as de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en la guerra, y recibió la Cruz de la Fuerza Aérea por la acción del 28 de agosto.

Dos de sus victorias, la primera y la quinta, fueron conseguidas a bordo del F-4D 66-7463. Wikipedia atribuye al Triple Nickel un total de 39 victorias en la guerra: diez MiG-17, tres MiG-19 y 26 MiG-21, además de haber formado a los dos primeros ases de la USAF. Su lema no oficial era "El mayor distribuidor mundial de repuestos para MiG". El escuadrón partió de Udorn el 5 de julio de 1974.

Udorn no era un lugar seguro tras las líneas enemigas. El 26 de julio de 1968, un grupo de 25 o más infiltrados armados con armas automáticas atacó la base, dañando gravemente un C-141 y un F-4D; un guardia de seguridad tailandés y el jefe de tripulación del C-141 murieron, según Wikipedia. El 10 de abril de 1970, un RF-4C dañado en combate se estrelló en la base, destruyendo nueve alojamientos de oficiales y matando a nueve personas en tierra. El 3 de octubre de 1972, siete guerrilleros lo intentaron de nuevo; tres murieron y uno fue capturado, y un guardia tailandés falleció.

Los estadounidenses se marcharon tras la guerra. El 432.º Batallón fue desactivado el 23 de diciembre de 1975 y el último personal de la USAF partió en enero de 1976. Wikipedia también informa, basándose en reportajes de prensa, que un centro de detención de la CIA utilizado en 2002 estaba ubicado cerca de Udorn; el gobierno tailandés niega la existencia de dicho centro y el gobierno estadounidense no ha confirmado ni desmentido su ubicación.

Desde entonces, Udorn ha sido la base del Ala 23. Su Escuadrón 231 vuela los Alpha Jets comprados a Alemania en 1999 para reemplazar al OV-10 Bronco en la patrulla fronteriza, y en 2007 el ejercicio Cope Tiger se extendió de Korat a Udorn.