Thornhill is voortgekomen uit de inspanningen van het Britse Rijk om vliegers op te leiden. Wikipedia vermeldt dat in 1939 een commissie drie locaties in de buurt van Gwelo (zoals Gweru toen werd gespeld) onderzocht voor een vliegveld van een trainingsgroep van het Gemenebest; de eerste gebouwen werden in 1941 opgetrokken en de officiële training begon in maart 1942. Het was een van de bases van de Rhodesian Air Training Group, die vliegers uit het hele Gemenebest en zijn bondgenoten opleidde in het heldere luchtruim van de kolonie.

Wikipedia vermeldt dat er tijdens de oorlog 1810 piloten in Thornhill zijn opgeleid. Na 1945 bleef de RAF er gestationeerd. De twee bronnen die hier worden gebruikt, verschillen van mening over wanneer de RAF vertrok: Wikipedia dateert de laatste RAF-afstudeerparade, waarbij de RAF-vlag werd gestreken, op 6 augustus 1953; de website van de Rhodesische veteranen over de geschiedenis van de basis zegt dat de RAF tot de sluiting in 1955 met Harvards vanaf Thornhill vloog en werd overgenomen door de Royal Rhodesian Air Force. De lijst met basiscommandanten van de veteranen begint met Squadron Leader Doug Whyte in november 1955.

Toen de Royal Rhodesian Air Force het vliegveld overnam, was Thornhill een grasveld met zuigermotoren. Volgens de website van de veteranenvereniging bouwde de overheid tussen 1956 en 1957 een landingsbaan, taxibaan en verharde parkeerplaatsen, samen met een nieuwe verkeerstoren en radar, zodat de straaljageropleiding daar kon plaatsvinden. Wikipedia dateert de aanleg van de verharde landingsbanen en betonnen verharde parkeerplaatsen in 1956 en de eerste landing op de nieuwe landingsbaan, door een Vampire, op 11 december 1957; de grondnaderingsradar volgde in december 1958.

De training verhuisde mee met de betonnen basis. De 9e eenheid voor korte dienst gaf in 1956 de eerste basisopleiding vliegschool in Thornhill, voordat ze voor de vervolgopleiding naar New Sarum verhuisde. De 10e eenheid voor korte dienst was in 1957-1958 de eerste eenheid die haar volledige training daar voltooide. Tegen het einde van de Bushoorlog was Thornhill de thuisbasis van vier squadrons: nummer 1 met 12 Hunter FGA.9's, nummer 2 met Vampires, nummer 4 met Trojans, Reims-Cessna Lynxes en SF.260W's, en nummer 6 met Provosts en SF.260C's, aldus het Wikipedia-artikel over de Rhodesische luchtmacht.

Twee jaar na de onafhankelijkheid nam de luchtmacht van Zimbabwe in juli 1982 acht BAE Hawk T.60's in ontvangst. In de nacht van 25 juli vielen saboteurs de vliegtuigen aan op Thornhill. Volgens het Wikipedia-artikel over de luchtmacht van Zimbabwe raakten vier Hawks, negen Hunters en één FTB-337G Lynx beschadigd: één Hawk werd afgeschreven, een andere werd ter plaatse gerepareerd en twee werden teruggestuurd naar British Aerospace voor herbouw. De bronnen die voor dit artikel zijn gebruikt, vermelden niet wie de aanval heeft uitgevoerd, en er wordt hier geen naamsvermelding gegeven.

Pakistan schoot te hulp. Volgens Wikipedia heeft de Pakistaanse luchtmacht de meeste nieuwe Zimbabwaanse piloten opgeleid, geholpen bij de wederopbouw van Thornhill en luchtmaarschalk Azim Daudpota uitgeleend als chef van de luchtmachtstaf van 1983 tot 1986. In 1986, het jaar waarin Josiah Tungamirai hem opvolgde, ontving de Zimbabwaanse luchtmacht Chinese F-7's, de eerste supersonische vliegtuigen waarmee Zimbabwe ooit heeft gevlogen; tegenwoordig vliegt het 5e Squadron ermee vanaf Thornhill.

Nadat westerse sancties begin jaren 2000 de levering van reserveonderdelen voor de Hawk-gevechtshelikopter afsneden, kocht Zimbabwe twaalf Hongdu K-8 straaltrainers uit China, die in 2006 werden geleverd. Het Thornhill-artikel op Wikipedia plaatst ze bij Squadron 2, samen met de F-7's van Squadron 5 en de SF.260 basistrainers van Squadron 6, en citeert Jane's Defence Weekly over een simulatiecentrum dat in september 2006 in aanbouw was en ongeveer 1,5 miljoen dollar kostte.

Vliegen vanaf Thornhill eist een hoge prijs. Op 5 september 2008 stortte een K-8 neer op de woningen voor gehuwden op de basis, waarbij beide piloten om het leven kwamen (Wikipedia). Military Africa meldt verliezen van SF.260's in oktober 2018 op de basis, in november 2020 nabij Somabhula, in februari 2023 nabij Mlezu College en op 9 september 2025 vlak na het opstijgen. Alleen al in 2025 kwam een K-8-rekruut om het leven nabij Guinea Fowl in februari en een F-7-piloot op de weg tussen Gweru en Mvuma in mei, aldus NewZimbabwe. In elk geval kondigde de luchtmacht een onderzoek aan; de bevindingen zijn niet gepubliceerd in de geraadpleegde bronnen.

In november 2017 publiceerde de regering Statutory Instrument 138, waarmee kazernes en bases werden hernoemd naar nationale helden. Thornhill werd omgedoopt tot Josiah Tungamirai Air Force Base, naar de voormalige ZANLA-commissaris die van 1986 tot 1992 aan het hoofd stond van de AFZ; Fylde, nabij Chegutu, werd omgedoopt tot Jason Ziyapapa Moyo Air Force Base.