La Armada recuperó el control de sus aeronaves de la RAF en 1939 y de repente necesitó sus propios aeródromos. La División Aérea del Almirantazgo ocupó 417 acres cerca de Ilchester ese año. El terreno era pesado y húmedo, y los problemas de drenaje hicieron que las pistas, una principal de 3645 pies y tres de 3000 pies, no se terminaran hasta 1941, aunque Wikipedia menciona a un oficial al mando, el capitán Harry Murray-Smith, desde marzo de 1940. La Luftwaffe bombardeó la base varias veces a partir de 1940.

Su primera función fue el entrenamiento. El Escuadrón Aéreo Naval 750 se trasladó desde RNAS Ford después del bombardeo de Ford, seguido por los escuadrones 751 y 752, y se estableció la Escuela de Cazas Aéreos Navales; el Escuadrón 794 se formó para el entrenamiento de artillería aérea. Westland, cuyas fábricas estaban a pocos kilómetros en Yeovil, construyó un taller de reparación en el lugar. En mayo de 1943, el Escuadrón 827 llegó con aviones Albacore y se convirtió en el primer escuadrón en recibir el Barracuda en cantidades significativas. Para 1942, el aeródromo estaba tan saturado que se abrieron bases satélite en Charlton Horethorne y Henstridge, con un centro de radar de dirección aérea en Speckington Manor. Después de la guerra, Yeovilton se convirtió en un centro de desmovilización.

En 1952, Yeovilton se convirtió en la base costera para los cazas todo tiempo de la Armada, y Taylor Woodrow alargó las pistas para los reactores en 1952 y nuevamente en 1957. El Sea Venom dio paso al Sea Vixen, y en 1969 al Phantom FG1: el 892 Escuadrón Aéreo Naval fue comisionado a finales de marzo de 1969 como la primera unidad operativa de Phantom de la Royal Navy, utilizando Yeovilton como su primera base antes de trasladarse a la RAF Leuchars en Fife. Durante su preparación, tres de sus aviones volaron en la carrera aérea transatlántica de 1969, y uno estableció un récord de oeste a este de 4 horas y 46 minutos que se mantuvo durante cinco años.

El fin de los grandes portaaviones en la década de 1970 podría haber acabado con el papel de primera línea de Yeovilton. En cambio, el Comando Aéreo Naval se trasladó aquí desde Lee-on-Solent, los escuadrones de helicópteros de comando (Wessex HU5, luego Sea King HC4) lo convirtieron en su base, y en 1979 llegó el primer Sea Harrier de producción para el Escuadrón Aéreo Naval 700A, la unidad de pruebas. Se convirtió en el Escuadrón 899, el cuartel general en tierra de este tipo de aeronave, en marzo de 1980, y se construyó una rampa de despegue en el aeródromo para entrenamiento. Durante 27 años, todos los escuadrones de primera línea de Sea Harrier, 800, 801 y 899, tuvieron su base aquí, hasta que el modelo fue retirado el 29 de marzo de 2006 y los escuadrones se disolvieron.

La revisión de defensa de 2010 decidió que los helicópteros de transporte Merlin HC3 de la RAF pasarían a la Armada para reemplazar a los antiguos Sea King HC4. Las tripulaciones de la Armada se unieron a la fuerza de Merlin de la RAF en Benson en 2012; el 30 de septiembre de 2014, el Escuadrón n.º 78 de la RAF se disolvió en una ceremonia de traspaso y el Escuadrón Aéreo Naval 846 ocupó su lugar. El 846 se trasladó a Yeovilton el 26 de marzo de 2015, el Escuadrón 848 se reactivó brevemente para operar los últimos Sea King, que se retiraron en marzo de 2016, y el Escuadrón 845 partió de Benson hacia Yeovilton el 16 de junio de 2016. Desde entonces, los Merlin se han actualizado a los estándares HC4 y HC4A, optimizados para operaciones anfibias desde buques.

Al mismo tiempo, Yeovilton se convirtió en la base del Wildcat. El Escuadrón 700W se formó como unidad de despliegue en mayo de 2009, el primer Wildcat HMA2 llegó en enero de 2013, el Escuadrón 825 se formó en julio de 2014 y el último de los 28 Wildcats navales se entregó en octubre de 2016; el Lynx HMA8 dejó el servicio en marzo de 2017. Bajo el programa Army 2020, el Cuerpo Aéreo del Ejército trajo su flota de Wildcat AH1 aquí a partir de octubre de 2015. El programa WINFRA de 150 millones de libras esterlinas financió nuevos edificios para el escuadrón, comedores y 508 plazas individuales. El 30 de junio de 2026, el Plan de Inversión en Defensa anunció que el AH1 se retirará a partir de 2027 y que el Wildcat marítimo será reemplazado eventualmente por una aeronave autónoma.

El Museo de la Aviación Naval abrió sus puertas en Yeovilton en mayo de 1964 y actualmente se describe a sí mismo como la mayor colección de aviación naval de Europa: más de 90 aeronaves y 30 000 objetos distribuidos en cuatro salas, con vistas al aeródromo en funcionamiento. Su pieza civil más valiosa es el Concorde 002, el primer Concorde de fabricación británica, que, según el museo, realizó su primer vuelo hace cincuenta años. En 2023, la Sala 4 fue reconstruida como una réplica de la cubierta de vuelo del HMS Ark Royal tal como lucía en la década de 1970. El museo recibió 80 338 visitantes en 2025.

La base también mantuvo viva la historia de la aviación naval. El Escuadrón Histórico de la Marina Real, formado en Yeovilton en 1972 para volar los aviones Swordfish, Sea Fury, Firefly y Sea Hawk, cesó sus operaciones el 31 de marzo de 2019; sus cuatro aeronaves, valoradas en aproximadamente 1,81 millones de libras esterlinas, fueron donadas al Fly Navy Heritage Trust y ahora vuelan registradas como Navy Wings. El Día del Aire de Yeovilton, que se celebra cada julio con exhibiciones aéreas y un asalto de helicópteros de comandos, tuvo lugar por última vez en 2019, según Wikipedia.