Het vliegveld werd op 7 juni 1943 aangelegd als Mile 26 Satellite Field, een extra landingsbaan voor Ladd Field in Fairbanks. De naam was afgeleid van een telegraafstation van het United States Army Signal Corps en de mijlpaal op de Richardson Highway die de locatie markeerde. De bouw begon op 25 augustus 1943 en werd op 17 oktober 1944 afgerond. Het project duurde veertien maanden en kostte ongeveer acht miljoen dollar. Het eerste vliegtuig dat er gebruik van maakte, een lichte L-5, landde op 11 juni 1944.

Op 13 januari 1948 werd het vliegveld hernoemd tot Eielson Air Force Base, vernoemd naar Carl Ben Eielson, en de basis ging over naar het Alaskan Air Command. Eielson werd geboren in Hatton, North Dakota, op 20 juli 1897 als zoon van Noorse immigranten. In februari 1924 vloog hij de eerste luchtpost van Alaska, van Fairbanks naar McGrath, in minder dan drie uur over een route waar hondenteams tot wel dertig dagen voor nodig hadden. In april 1928 vlogen hij en de Australische ontdekkingsreiziger George Hubert Wilkins van Point Barrow naar Spitsbergen, de eerste oversteek van de Noordelijke IJszee van Noord-Amerika naar Europa.

Hij heeft niet meer meegemaakt dat er iets naar hem vernoemd werd. Op 9 november 1929 verdwenen Eielson en zijn monteur Earl Borland tijdens een vlucht naar het handelsschip Nanuk, dat voor de Siberische kust vastgevroren lag, om passagiers en een lading bont te redden. Hij was 32 jaar oud. Het wrak werd de volgende winter gevonden nabij de rivier de Amguema, maar de verslagen lopen uiteen: de Encyclopedia Arctica plaatst de ontdekking in januari 1930, terwijl andere bronnen de berging van de lichamen van de twee mannen op 18 februari 1930 vermelden. Op 20 juli 1957 werd er een monument voor hem onthuld op de basis.

Het Strategic Air Command arriveerde eind 1947, toen de 97th Bombardment Group vanaf Smoky Hill Army Air Base in Kansas met B-29's werd ingezet. Bronnen plaatsen de verplaatsing in november en op 1 december 1947, en het verschil zit hem waarschijnlijk in de voorhoede versus de hoofdmacht. Gedurende de volgende zestien jaar nam Eielson roulerend B-29-, B-50-, B-36- en B-47-eskaders onder zijn hoede, die in paraatheid werden gehouden. De inzet duurde tot 1963. De 5010th Combat Support Group, later de 5010th Air Base Wing, bestond voornamelijk om hen te huisvesten en bleef de vaste basisorganisatie tot 1981.

De landingsbaan is wat die bommenwerpers achterlieten. SAC verlengde de baan uit de oorlogstijd tot ongeveer 4422 meter (14.500 voet) eind jaren 40, waarmee het destijds de langste landingsbaan van Noord-Amerika was. Eielsons eigen afdeling public relations geeft nu 4422 meter (14.507 voet) op en noemt het de op één na langste landingsbaan van het continent; andere gepubliceerde cijfers geven 4428 meter (14.530 voet) aan, en het verschil is zo klein dat het afhangt van waar de meting begint. De baan is van beton, enkelbaans en heeft een hellingshoek van 14/32.

De veelgehoorde bewering dat de landingsbaan lang is omdat het een noodlandingsplaats voor de Space Shuttle was, is niet te controleren: geen enkele gepubliceerde NASA-lijst van noodlandingsplaatsen of transoceanische landingsplaatsen voor de Space Shuttle bevat Eielson, of enig ander vliegveld in Alaska. De verklaring dat het een zware bommenwerper was, is daarentegen wel gedocumenteerd en saai. Het onderhoud is momenteel het grootste probleem. In de zomer van 2023 sloot het 354th Civil Engineer Squadron de landingsbaan een maand lang af om vier betonnen platen over de volledige lengte te vervangen, voegen opnieuw af te dichten, het wegdek opnieuw te groeven en het instrumentlandingssysteem te repareren.

Op 3 september 1949 vloog een WB-29 de gebruikelijke weerverkenningsvlucht van Misawa in Japan naar Eielson met speciale filters aan boord, ontworpen om radioactieve resten van een atmosferische kernproef op te vangen. Terug in Eielson werd een grote geigerteller over de filters gehaald en er werden radioactieve sporen gevonden. Dit werd geregistreerd als het 112e alarm van het Atomic Energy Detection System, en na verder onderzoek kondigde president Truman op 23 september 1949 aan dat de Sovjet-Unie een atoombom tot ontploffing had gebracht. Het eerste bewijs van de Sovjetbom werd afgelezen van een filterpapier in Alaska.

Dat werk is nooit gestopt. Detachement 460 in Eielson, dat rapporteert aan het Air Force Technical Applications Center, monitort natuurlijke en door de mens veroorzaakte seismische verstoringen in het kader van de missie voor het toezicht op het nucleaire verdrag. Het beheert vijf seismische meetopstellingen in Alaska met in totaal vijfendertig instrumenten, en apparatuur voor atmosferische bemonstering op drie andere locaties in Alaska. Eind jaren vijftig waren er ongeveer 200 AFTAC-medewerkers verspreid over zes detachementen in Alaska; het netwerk is sindsdien kleiner geworden en veel capabeler.

De vliegende tak van dezelfde organisatie was de 6e Strategische Wing, opgericht op 25 maart 1967 in Eielson. Deze wing opereerde vanaf de basis tot 1992 met RC-135 verkenningsvliegtuigen en KC-135 tankvliegtuigen. De RC-135S Cobra Ball-vliegtuigen waren uitgerust met optische en elektronische sensoren voor het observeren van de terugkeer van ballistische raketten in de atmosfeer. De wing bevond zich aan het einde van de testterreinen van de Sovjet-Unie. Eielson lanceerde ook U-2-luchtbemonsteringsmissies boven de poolkap in het kader van Project Star Dust, waarvan er één in oktober 1962 bijna een diplomatieke ramp werd.

COPE THUNDER begon in 1976 op de Clark Air Base op de Filipijnen, bedacht door brigadegeneraal Richard G. Head om luchtbemanningen in de Stille Oceaan een realistische eerste gevechtservaring te geven. De redenering erachter is simpel en wordt nog steeds aangehaald in de eigen factsheets van de luchtmacht: de meeste gevechtsverliezen vallen tijdens de eerste acht tot tien missies van een bemanning, dus de oefening is bedoeld om die missies in vredestijd te benutten. Toen de Mount Pinatubo in juni 1991 uitbarstte en Clark werd verlaten, had de oefening geen toekomst meer.

Het ging naar Alaska. COPE THUNDER verhuisde in 1992 naar Eielson, gekozen vanwege de enorme hoeveelheid trainingsluchtruimte boven het binnenland, en werd in 2006 hernoemd tot RED FLAG-Alaska. Het 353e Combat Training Squadron, dat sinds augustus 1993 op Eielson is gestationeerd, plant en coördineert de oefeningen en beheert de drie wapenoefenterreinen in Alaska met hun dreigingszenders en doelsystemen. Een typische oefening brengt meer dan 700 tot 1000 mensen en tot 60 vliegtuigen naar Eielson, met nog eens 500 mensen en 40 vliegtuigen op Joint Base Elmendorf-Richardson.

De cijfers over het luchtruim variëren per bron en per jaar, en het is belangrijk om deze variatie te vermelden in plaats van te verbloemen. Het factsheet van het Joint Pacific Alaska Range Complex noemt 65.000 vierkante mijl luchtruim plus 2.490 vierkante mijl land en 42.000 vierkante zeemijlen boven de Golf van Alaska; het factsheet van RED FLAG-Alaska spreekt van meer dan 67.000; de 353e noemt meer dan 68.000 verdeeld over 18 militaire operatiegebieden; de persberichten van Eielson uit 2025 spreken van meer dan 77.000. Welk cijfer ook wordt gebruikt, het is in elk geval vele malen groter dan het complex in Nevada achter Red Flag bij Nellis.

De ronde van herstructurering en sluiting van militaire bases in 2005 dreigde Eielson volledig uit te hollen. Het Ministerie van Defensie stelde voor de vliegtuigen te verwijderen en de basis te behouden als een enclave voor grootschalige trainingsoefeningen; de BRAC-commissie verwierp dit voorstel, omdat het een verspilling van de installatie zou zijn. Wat uiteindelijk overbleef, was een compromis: de F-16's bleven, de A-10's vertrokken. Luitenant-kolonel Quentin Rideout vloog de laatste A-10-missie op 31 juli 2007 en de laatste drie toestellen vertrokken op 15 augustus 2007, waarmee het 355e Fighter Squadron na veertien jaar op Eielson werd opgeheven.

Op 24 augustus 2007 werd het 18e Fighter Squadron omgedoopt tot het 18e Aggressor Squadron. Het squadron kreeg een nieuwe rol en moest als vijand opereren voor RED FLAG-Alaska met F-16C/D Block 30's die begin 2008 waren overgeplaatst van het 80e Fighter Squadron in Kunsan en waren voorzien van een buitenlandse beschildering. Vijf jaar later werd de basis opnieuw bedreigd door een plan van de luchtmacht uit 2012 om het squadron te verplaatsen naar Joint Base Elmendorf-Richardson. De Alaskaanse congresdelegatie vocht hier drie jaar lang tegen, en op 15 april 2015 besloot de minister van de luchtmacht dat de F-16's zouden blijven.

Het uitstel was belangrijk omdat de F-35 al in beeld was. Eielson werd op 7 augustus 2014 aangewezen als voorkeursalternatief en het besluit van 4 april 2016 keurde twee squadrons goed: 48 primair toegewezen vliegtuigen plus 6 reservevliegtuigen, in totaal 54. De eerste twee F-35A's landden op 21 april 2020, de vierenvijftigste op 15 april 2022, en de definitieve plaatsing werd gemarkeerd op 13 mei 2022 na een bouwproject van ongeveer 500 miljoen dollar. Op 2 februari 2024 veranderde het squadron opnieuw van identiteit en werd het het 18e Fighter Interceptor Squadron met een luchtverdedigingsmissie.

Eielson verwarmt en van stroom voorziet zichzelf. De centrale warmte- en elektriciteitscentrale is een kolencentrale met vijf generatoreenheden die tussen 1952 en 1987 in gebruik zijn genomen en een totaal nominaal vermogen van ongeveer 25 MW hebben. De centrale produceert zowel stoom als elektriciteit, omdat stoom bij temperaturen van -40 graden Celsius belangrijker is. De luchtmacht is nu van plan een deel daarvan te vervangen door een microreactor: Eielson is de voorkeurslocatie voor het pilotproject van het ministerie van de luchtmacht, waarbij Oklo, Inc. is geselecteerd voor een 30-jarige overeenkomst met een vaste prijs voor een centrale van 1-50 MW, onder voorbehoud van een vergunning van de Nuclear Regulatory Commission.

De kou is de constante factor. De geregistreerde extreme temperaturen op de basis zijn -64°F in januari 1971 en 93°F in juni 1969, een verschil van 157 graden Fahrenheit, en de jaarlijkse neerslag bedraagt minder dan 25 centimeter, wat het gebied technisch gezien tot een woestijn maakt. Bij extreme kou vormt zich ijsmist boven de basis, waardoor deze ontoegankelijk wordt. Vanaf 1 april 2024 heeft de luchtmacht een toeslag voor koude weersomstandigheden goedgekeurd voor bases in Alaska waar de temperatuur onder de -20°F daalt: 2.000 dollar voor een alleenstaande militair en 4.000 dollar met gezinsleden, bij een verbintenis van twaalf maanden.

Het milieuverleden van de basis is wat de gemeenschap zich het meest herinnert. De 19.790 hectare van Eielson werden in november 1989 toegevoegd aan de Nationale Prioriteitenlijst vanwege verontreiniging met petroleum, trichloorethyleen, benzeen, tolueen, xyleen en PCB's afkomstig van onbeklede stortplaatsen, slibgreppels en gemorste stoffen; ongeveer 9.000 mensen haalden hun drinkwater uit putten binnen een straal van vijf kilometer. Uit tests in 2015 naar chemicaliën in brandblusschuim bleek dat in 150 van de 152 drinkwaterputten bij Moose Creek de aanbevolen levenslange gezondheidsrichtlijn voor PFOA en PFOS werd overschreden, met concentraties van 0,01–2,24 delen per miljard. De luchtmacht leverde daarop flessenwater en koolstoffilters.