厚木基地は1938年に帝国海軍によって建設され、1945年までに東京地域をアメリカの爆撃機から防衛する任務を負った第302海軍航空隊が駐屯した。ウィキペディアの厚木基地の記事では、同部隊が300機以上の爆撃機を撃墜したとされているが、この数字は参照した他の資料では裏付けられておらず、事実ではなく主張として扱うべきである。同基地の夜間戦闘機には中島J1Nがあり、ウィキペディアではB-29よりもB-24やB-17に対して効果的だったと説明されている。.

1945年8月15日、昭和天皇が降伏を宣言した際、部隊の指揮官である小園保菜大尉は降伏を拒否した。部下たちはビラを印刷し、関東地方に投下して戦争の終結を訴えた。反乱はわずか数日で終わり、33人のパイロットが基地を離れ、小園大尉を含む69人が大海軍に逮捕された。命令不服従の罪で軍法会議にかけられた小園大尉は、終身刑を宣告されたが、後に20年、そして10年に減刑された。1950年12月に仮釈放され、1952年に恩赦を受けた。.

1945年8月28日、アメリカ軍の先遣隊が厚木に上陸し、8月30日にはダグラス・マッカーサー将軍が搭乗機から降り立ち、占領下の日本を統括することになった。アメリカ陸軍航空隊は1946年初頭までこの飛行場を使用し、1950年に海軍工兵隊が再建、同年12月に海軍航空基地として再開した。これは朝鮮戦争勃発直前のことだった。.

冷戦時代、厚木はアメリカ海軍の日本における主要な航空基地であり、朝鮮戦争やベトナム戦争における空母の支援を行っていた。U-2偵察機は少なくとも1957年からここから運用され、リー・ハーヴェイ・オズワルドは1957年9月から1958年11月まで、海兵隊航空管制飛行隊1のレーダー操作員として勤務していた。アメリカ軍の駐留は悲劇ももたらした。1977年9月27日、厚木基地所属の海兵隊RF-4Bファントムが横浜の住宅街に墜落し、幼い男の子2人が死亡、5年後にはその母親も亡くなった。.

海上自衛隊は1971年6月25日に第4航空団の厚木分遣隊を派遣し、1973年には海軍航空隊司令部が下房から厚木に移転した。以来、この飛行場は米海軍と共有されており、アメリカ側は厚木海軍航空施設と呼んでいる。.

第4航空団第3飛行隊は、1962年に9機のP2V-7ネプチューンで編成され、1974年にP-2J、1984年にP-3Cを受領した。同航空団はまた、1983年3月30日に海上自衛隊初のP-3C部隊である第6飛行隊を編成し、2009年5月28日に最初の2機のP-3Cを海賊対策哨戒のためジブチに派遣した。川崎P-1は2015年3月23日に到着し、最後のP-3Cは2017年8月29日に出発し、第3飛行隊は運用中の全機P-1飛行隊となった。.

2017年から2018年にかけて、米海軍第5空母航空団の固定翼機部隊が岩国基地に移転したことで、米軍側にはヘリコプターのみが残った。それ以来、厚木基地では海上自衛隊のP-1哨戒機が主力固定翼機となっている。.

厚木市は密集した住宅地に位置しており、近隣住民は数十年にわたり法廷で厚木市と争ってきた。ウィキペディアによると、2002年に横浜地方裁判所が27億5000万円、2006年に東京高等裁判所が4865人の住民に対し40億4000万円、2014年に横浜地方裁判所が70億円、2015年に東京高等裁判所が約6900人の住民に対し約94億円の賠償金を命じた。2016年には最高裁判所が損害賠償を認めたものの、自衛隊機の夜間飛行禁止に関する下級裁判所の判決を覆した。2017年には6063人以上の住民が参加する5度目の訴訟が提起された。.

抗議活動は訴訟よりも前から始まっており、1988年7月には約2万人が夜間の空母着艦訓練に反対して基地を人間の鎖で囲んだ。騒音の多くはアメリカの空母ジェット機によるものだったため、米海軍にとってだけでなく、地元住民にとっても岩国への移転は大きな問題だった。.