マーハム飛行場は1916年8月に王立飛行隊の夜間着陸場として開設された。同年9月には第51飛行隊が到着し、ツェッペリン飛行船に対する本土防衛哨戒飛行を行ったが、飛行場は1919年に閉鎖された。現在の基地の建設は1935年に始まり、1937年4月1日に2個重爆撃機飛行隊の基地として開所した。当初はフェアリー・ヘンドンとハンドレー・ページ・ハローが運用され、1939年からはビッカース・ウェリントンが運用された。1942年に飛行場が拡張され、その後ショート・スターリングとデ・ハビランド・モスキートがウェリントンに加わった。.

モスキートは1942年9月29日に到着し、第105飛行隊がホーシャム・セント・フェイスから移動してきた。第139飛行隊もこれに加わり、第2グループの2つの飛行隊は航空機を共有した。1942年12月6日、両飛行隊はアイントホーフェンのフィリップス工場への昼間攻撃であるオイスター作戦に参加した。1943年1月30日、第105飛行隊の3つの搭乗員が午前11時にベルリンの放送局を爆撃した。ちょうどゲーリングが演説する予定だった。午後には第139飛行隊による第2波が続いた。両モスキート飛行隊は1943年6月1日からパスファインダーの軽夜間攻撃部隊に加わった。.

1944年、マーハム基地は閉鎖され、3本のコンクリート滑走路と新しい分散配置が建設された。メイン滑走路は9,000フィートの長さで、標準的な戦時パターンをはるかに超えていた。RAFマーハム航空遺産センターは、マーハムを4つの「超重爆撃機」飛行場の1つと呼んでいる。他の資料では、この拡張計画に基づいて建設された飛行場の数は2つで、もう1つはスカルソープであるとしている。1940年代後半には、新しい滑走路は、ルビー計画の試験機を含むアメリカ空軍のB-29スーパーフォートレスとB-50を受け入れた。.

1950年代初頭、マーハム基地ではイングリッシュ・エレクトリック・キャンベラが運用され、原子兵器用の特殊兵器爆弾庫が建設された。V部隊は1956年に到着した。第214飛行隊は1月21日に、第207飛行隊は4月1日に、第148飛行隊は7月1日に、それぞれビッカース・ヴァリアントで再編成された。その年の4月には、ニキータ・フルシチョフ、ブルガーニン元帥、設計者のA・N・ツポレフを含むソ連代表団が基地を訪れた。9月と10月には、3つのヴァリアント飛行隊がスエズ作戦のためマルタのルカに展開し、11月と12月に帰還した。.

1957年からヴァリアントは核抑止力を搭載し、その年に選ばれた基地のバッジには「抑止」というモットーとともに青い雄牛が描かれている。マーハムはまた、RAFの空中給油の本拠地となった。ヴァリアント同士の試験は1957年に始まり、第214飛行隊は1960年5月まで試験部隊であった。その記録飛行には、マーハムからナイロビ（4,350マイル、7時間40分）とマーハムからチャンギ（8,110マイル、15時間35分）が含まれる。1962年4月、第214飛行隊は正式にタンカー部隊となった。.

第49飛行隊は1961年6月26日に3つのヴァリアント飛行隊に加わった。同飛行隊は、1957年にイギリス初の水素爆弾を投下したヴァリアント、XD818をもたらした。ヴァリアントの時代は突然終わりを迎えた。翼桁に金属疲労が発見され、1964年12月11日にはすべてのヴァリアントが運用停止となった。同型機は1965年1月末に退役し、4つの飛行隊は1965年2月から5月の間に解散した。XD818は1982年まで基地に保管され、その後イギリス空軍博物館に移された。.

ハンドレー・ページ・ビクターはヴァリアントの後継機となった。第55飛行隊は1965年5月24日にビクターBK1Aタンカー6機と共に到着し、同年12月には第57飛行隊が続いた。第214飛行隊は1966年7月1日に3点式タンカーで再編成された。この基地には空中給油学校も設置され、1970年5月からは第232運用転換部隊も設置され、1974年7月までに1,400人以上の乗員をビクターMk1に転換させた。1976年6月までに両飛行隊と転換部隊はビクターK2を運用していた。.

1982 年 4 月、ビクターはフォークランド諸島のためにアセンション島に展開した。資料によると、部隊の規模は 14 ～ 17 機とされている。帝国戦争博物館では、第 55 飛行隊と第 57 飛行隊からの 17 機の分遣隊とされているが、他の資料では 4 月末までにアセンション島に 14 機がいたとされている。4 月 30 日～ 5 月 1 日のブラック バック 1 については、RAF 博物館の計画では 18 回の空中給油出撃が示されている。他の記録では、15 回のビクター出撃と 18 回の給油があったとされている。ビクター XH672 は先頭の空中給油機「レッド ワン」として飛行した。.

ビクターは海上レーダー偵察飛行も行い、ニムロッド、ハーキュリーズ、ハリアー、ファントムへの空中給油も行った。1991年の湾岸戦争では、マーハム基地のビクターがバーレーンのムハラクから出撃した。「メイド・マリアン」と塗装されたXH672は、52回の任務を遂行し、最多の給油数を記録した。最後のビクター部隊である第55飛行隊は、1993年10月15日にマーハム基地で解散した。ビクターの最後の公式飛行は、1993年11月30日にRAFショーベリー基地へ向かった。.

24基の強化型航空機シェルターの建設は1977年に始まり、最初のトーネードGR1は1982年に到着した。第617飛行隊はマーハム初のトーネード部隊として再編成された。RAFの飛行隊史ではこれを1982年としているが、他の記録では再編成は1983年1月1日としている。第27飛行隊がそれに続いた。キャンベラはトーネードと並んで運用され、第100飛行隊は1982年まで、写真偵察用のキャンベラは2006年まで運用された。.

トーネードは1990年にグランビー作戦のために湾岸地域に展開した。60機のGR1がサウジアラビアとバーレーンから飛び立ち、第617飛行隊が作戦に参加した。1991年1月17日の最初の夜、マーハム基地から第27飛行隊を率いていたナイジェル・エルスドン中佐とマックス・コリアー中尉が撃墜され死亡した。2003年までに、第IX（B）飛行隊はマーハム基地からトーネードGR4を運用していた。2011年3月19日～20日、同飛行隊の機体はエラミー作戦でストームシャドウミサイルを用いてリビアを攻撃するため、往復3,000マイルの飛行を行った。.

2014年から、マーハム基地のトーネード戦闘機は、キプロスのRAFアクロティリ基地からイラクとシリア上空でダーイシュ（IS）に対する作戦「シェーダー」に参加した。4年半にわたる継続的な任務の後、2019年2月5日にマーハム基地に帰還し、RAFは2019年3月末にトーネードを退役させた。マーハム基地はトーネードの整備拠点でもあり、BAEシステムズ社はトーネードの整備契約に基づき、同基地で整備と改修を兼ねた施設を運営していた。.

2013年、マーハムは英国のF-35Bライトニングの唯一の運用基地に指定された。建設計画の公表された数字は様々である。2015年の政府発表では3億ポンド以上とされていたが、他の報告では2億5000万ポンドとされ、プロジェクト・アンビルの工事は5億ポンドとされている。2017年6月、12機のF-35B用の格納庫、滑走路の再舗装、垂直着陸パッドの建設に1億3500万ポンドの契約が締結された。メイン滑走路は、再舗装のため2017年9月に3週間閉鎖された。.

この部隊はイギリス空軍とイギリス海軍が共同で運営している。第617飛行隊はイギリス空軍の最前線部隊であり、第207飛行隊は両軍のパイロットのための合同転換訓練部隊である。第809海軍航空飛行隊はイギリス海軍の飛行隊である。2023年12月5日にマーハムで第2の最前線F-35B飛行隊として再編成され、イギリス空軍によると、その人員は両軍から均等に選ばれている。同じくマーハムにあるライトニング部隊司令部がプログラム全体を運営している。.

国立会計検査院は2025年に、訓練センター（8100万ポンド）、整備・仕上げ施設（9400万ポンド）、ライトニング作戦センター（2900万ポンド）が使用されていると報告した。他のプロジェクトは遅れている。2021年に開設予定だった1億5100万ポンドの主要評価施設は、2030年代まで開設されない見込みで、公共会計委員会は2032年としている。第809海軍航空隊は依然としてプレハブ小屋で活動しており、恒久的な施設は2029年になると見込まれている。職員は公共会計委員会に対し、基地の宿泊施設は「みすぼらしい」と述べた。.

F-35Bはノーフォークから飛行するが、空母運用用に設計されている。2020年6月、第617飛行隊は初めてHMSクイーン・エリザベスにライトニング戦闘機を配備した。2020年9月には再び同艦に搭乗し、第21空母打撃群（同艦初の作戦展開）への準備を行った。2021年6月23日、同空母にはイギリス空軍とアメリカ海兵隊のF-35Bが18機搭載され、ダーイシュ（IS）に対する初の戦闘任務を遂行した。.

空母の航空団司令官であるイギリス海軍のジェームズ・ブラックモア大佐は、これは10年前のリビア以来、イギリス海軍が海上攻撃に復帰した初めての事例だと述べた。また、1943年のHMSヴィクトリアス以来、アメリカ軍機が外国の空母から戦闘任務に出撃するのはこれが初めてだと述べた。この展開は損失ももたらした。2021年11月17日、第617飛行隊のF-35Bが、エンジン吸気口カバーが取り付けられたままになっていたため、HMSクイーン・エリザベスからの離陸時に墜落した。.

2025年、第809海軍航空隊と第617飛行隊は、地中海、中東、インド太平洋への8ヶ月間の展開作戦「ハイマスト作戦」のため、HMSプリンス・オブ・ウェールズに乗艦した。2025年11月には、イギリスのF-35B戦闘機24機が同艦に搭載され、同型機としては記録的な数となった。イギリス海軍は11月17日、空母打撃群が完全な運用能力に達したと宣言した。国家会計検査院は、この目標を達成するためには、訓練飛行隊から航空機と人員を借りる必要があったと指摘した。.