Melsbroek ligt op het vlakke land ten noordoosten van Brussel, tussen Steenokkerzeel en Zaventem. Het vliegveld werd gebouwd door de Duitse strijdkrachten tijdens de bezetting van België en na de bevrijding van Brussel in september 1944 werd het overgenomen door de Royal Air Force en de Royal Canadian Air Force als geallieerd vliegveld B.58 Melsbroek. Het werd een drukke basis, de thuisbasis van verkenningsvliegtuigen van het 69e Squadron, Mosquito's van het 140e Squadron, Spitfires van het 16e Squadron, B-25 Mitchells van het 139e Wing en Harrow-transportvliegtuigen van het 271e Squadron.

Op de ochtend van 1 januari 1945 probeerde de Luftwaffe de geallieerde luchtmacht op de grond te vernietigen tijdens Operatie Bodenplatte. Melsbroek was een van de doelen: 28 Bf 109's van Jagdgeschwader 27 en 15 Fw 190's van IV./JG 54 trokken erop af. De aanval verwoestte rijen geparkeerde vliegtuigen, maar kostte de aanvallers een hoge prijs: alleen al JG 27 verloor 17 jachtvliegtuigen en 11 piloten sneuvelden. De gepubliceerde geschiedschrijvingen verschillen van mening over het exacte aantal slachtoffers op de grond; de cijfers worden vermeld onder de incidenten.

Na de oorlog verving Melsbroek Haren als de nationale luchthaven van België en de basis van Sabena. In april 1956 besloot de regering een nieuwe terminal te bouwen aan de Zaventem-kant van dezelfde landingsbanen, ter voorbereiding op de Wereldtentoonstelling van 1958; deze werd geopend op 5 juli 1958. De oude terminal en de bijbehorende gebouwen aan de Melsbroek-kant werden overgedragen aan de luchtmacht, die er nog steeds opereert, op het terrein dat de eenheid Kazerne Groenveld noemt. De opslagloodsen die de eenheid erfde, dateren van rond 1950 en werden in 2020 door Defensie zelf ongeschikt bevonden voor de nieuwe vloot.

De 15e Luchttransportvleugel vindt zijn oorsprong in 1948 en vierde zijn 75-jarig jubileum met open dagen in Melsbroek op 27 en 28 mei 2023. De eerste vloot bestond uit Douglas C-54 Skymasters, die van 1950 tot 1971 werden gevlogen, maar het vliegtuig dat de eerste twee decennia definieerde, was de Fairchild C-119 Flying Boxcar. België ontving vanaf 1953 22 nieuwe C-119G's, verbouwde tien C-119F's tot G-standaard en kocht in 1960 zes ex-USAF-vliegtuigen. Het naslagwerk Belgian Wings, een bron voor liefhebbers, vermeldt de Boxcars in Koksijde aan het einde van hun carrière, toen ze in 1975 allemaal werden uit dienst genomen en daar gesloopt.

De Boxcars vormden het luchttransportmiddel voor Congo. Toen de onafhankelijkheid van de kolonie in juni 1960 uitmondde in muiterij, greep België in vanaf 9 juli 1960 en werden er C-119's ingezet om troepen naar het land te vervoeren. Een daarvan, CP-36, stortte op 19 juli 1960 neer bij Sake in Oost-Congo. De daaropvolgende evacuatie van Belgische burgers was een van de grootste luchttransporten van die periode, waarvan een groot deel werd uitgevoerd door Sabena; het aandeel van de luchtmacht is niet gedocumenteerd in de hier gebruikte bronnen.

In november 1964 keerde België terug om gijzelaars te bevrijden die door Simba-rebellen in Stanleyville werden vastgehouden. Tijdens Operatie Dragon Rouge op 24 november sprongen ongeveer 320 Belgische parachutisten uit vijf Amerikaanse C-130's; ongeveer 1600 buitenlanders en 150 Congolezen werden geëvacueerd, en twee Belgische soldaten kwamen om het leven. De evacuatie vond plaats in Amerika omdat de Belgische luchtmacht geen vliegtuigen had die parachutisten over Afrika konden vervoeren. Die ervaring was bepalend voor wat volgde: in 1970 bestelde België de C-130H.

De eerste Belgische C-130H, CH-01, landde op 25 juni 1972 in Melsbroek, volgens een artikel uit 2021 ter gelegenheid van het jubileum; de serienummerlijst van Belgian Wings vermeldt juli 1972 als leveringsmaand. Er werden er twaalf besteld en de vloot was compleet op 16 mei 1973, gevlogen door 20 Squadron. In 2009 werd een dertiende toestel, een CH-13, een voormalige WC-130E orkaanjager van de Amerikaanse luchtmacht, herbouwd door Sabena Technics, aan de vloot toegevoegd om de verliezen te compenseren. Gedurende bijna vijftig jaar vloog de vloot 285.000 uur, maakte 199.500 landingen en vervoerde 150.000 ton, volgens de afscheidscijfers van de wing.

De Hercules gaf België een bereik dat het in 1964 niet had gehad. Op 18 mei 1978, toen rebellen Kolwezi in Zaïre innamen, vertrok de eerste C-130 om 13:15 uur vanuit Melsbroek richting Kamina via Kinshasa met het Paracommando Regiment aan boord. Dit regiment kreeg de opdracht om 72 uur te blijven, maar bleef uiteindelijk meer dan een maand. De vloot nam vervolgens deel aan meer dan 50 vredes- en veiligheidsoperaties, van evacuaties in Afrika tot de Balkan en Afghanistan. Vanaf mei 2018 was er permanent een C-130 gestationeerd in Mali ter ondersteuning van de Verenigde Naties.

De laatste grote missie vond plaats in augustus 2021. Tijdens Operatie Rode Vlieger pendelden de C-130's tussen Kabul en Islamabad terwijl de Taliban de Afghaanse hoofdstad innamen: 400 mensen in de eerste drie dagen en meer dan 1400 in totaal, verdeeld over meer dan 20 vluchten. De laatste Hercules-helikopters werden op 17 december 2021 tijdens een ceremonie buiten dienst gesteld. CH-13 werd op 26 april 2021 naar Beauvechain gevlogen voor conservering na 25.740 vlieguren; de meeste overgebleven toestellen werden in 2022 verkocht aan de Pakistaanse luchtmacht, en CH-12 vertrok op 29 juli 2022 vanuit Melsbroek naar Nur Khan.

Naast tactisch luchttransport heeft 21 Squadron lange tijd de regering, het koninklijk huis en soms Europese functionarissen vervoerd: de zogenaamde witte vloot. In de loop der decennia heeft het squadron gebruikgemaakt van twee ex-Sabena Boeing 727-100's, twee Airbus A310's die in 2011 uit dienst zijn genomen, en, volgens de officiële website van het squadron eind jaren 2010, een Airbus A321, twee Dassault Falcon 20E's, een Falcon 900B en twee Embraer ERJ 135's en twee ERJ 145's. De Falcon 900B alleen al heeft 25 jaar dienst gedaan.

Het vervangen ervan bleek lastig. Op 10 september 2019 keurde de regering een twaalfjarige leaseovereenkomst goed voor twee Dassault Falcon 7X'en van Abelag Aviation, ter waarde van naar verluidt 124 miljoen euro. Een concurrerende operator, Flying Group, diende een klacht in bij de Raad van State, waarin hij stelde dat de toekenning gebrekkig was. Op 9 oktober 2019 trok de regering de overeenkomst in. De lease ging het volgende jaar alsnog door: de eerste 7X, OO-LUM, begon op 29 april 2020 met de werkzaamheden in Melsbroek, de tweede, OO-FAE, arriveerde in augustus van dat jaar en beide toestellen werden op 1 oktober 2020 in gebruik genomen.

De Falcons vervingen de vier Embraers, waarvan de verkoop op 15 miljoen euro werd geschat; de Falcon 20's en de Falcon 900B waren al verkocht. De saga is nog niet voorbij. In december 2025 vernietigde de Raad van State een nieuwe aanbesteding die opnieuw aan Abelag, inmiddels onderdeel van Luxaviation, was toegekend na beroep van concurrerende bedrijven. Wat dit betekent voor de Falcons in Melsbroek is niet bekendgemaakt in de bronnen die voor deze pagina zijn geraadpleegd.

België tekende op 27 mei 2003 een contract voor zeven Airbus A400M Atlas-transportvliegtuigen en moest daar zeventien jaar op wachten. Luxemburg kocht er één en de twee landen besloten om alle acht toestellen als één pool te laten vliegen in 20 Squadron op de basis Melsbroek. Het Luxemburgse toestel, CT-01, landde op 9 oktober 2020 rond 11:00 uur op landingsbaan 25R; het eerste Belgische toestel, CT-02, volgde op 22 december 2020. De leveringen liepen door tot CT-03 in maart 2021, CT-07 in mei 2022 en de laatste, CT-08, arriveerde op 12 januari 2024.

Het nieuwe vliegtuig had een nieuwe thuisbasis nodig. In maart 2020 werd begonnen met de bouw van een onderhoudshangar van 13.621 vierkante meter voor drie A400M's, met een kostenplaatje van 49,6 miljoen euro. In november 2020 schreef Defensie een ontwerp-, bouw- en onderhoudscontract uit voor de herbouw van de rest van de militaire luchthaven, van het platform tot de passagiersterminal. Luxemburg betaalt een achtste van de exploitatiekosten. In mei 2023 werd in Melsbroek een nationaal trainingscentrum voor de A400M met een vluchtsimulator geopend.

De Atlas is al flink aan de slag geweest. Op 15 oktober 2023 vervoerde het toestel Belgen vanuit Tel Aviv toen luchtvaartmaatschappijen hun vluchten naar Israël staakten, in maart 2024 liet het 6.000 kg hulpgoederen boven Gaza vallen en opnieuw tijdens de operatie Cerulean Skies 2.0 in de zomer van 2025, en landde het op een openbare weg in Zweden tijdens de oefening Aurora 2026. In april 2026 werd een Atlas geraakt door geweervuur in Port-au-Prince terwijl het Tsjadische soldaten vervoerde voor de VN-missie in Haïti.

Melsbroek is een bijzondere basis. De nationale AIP (Airport Information Plan) vermeldt het als een apart militair vliegveld, EBMB, maar het referentiepunt, de hoogte en de start- en landingsbanen zijn die van Brussels Airport, EBBR. De vliegtuigen van de wing taxiën tussen de passagiersvliegtuigen en stijgen op vanaf dezelfde drie start- en landingsbanen: 01/19 van 2987 meter, 07R/25L van 3211 meter en 07L/25R van 3638 meter. De langdurige geschillen van Brussel over nachtvluchten en vliegroutes, tussen de Vlaamse en Brusselse regionale overheden en de gemeenten onder de routes, zijn daarom ook die van Melsbroek.

De opzet is geschikt voor de taak. Evacués, gerepatrieerde burgers en de overheid landen in de hoofdstad. Toen de luchtbrug naar Kabul in augustus 2021 eindigde, landde een gecharterde Air Belgium A340 met 193 passagiers en een Belgische A330 MRTT met 33 passagiers op de ochtend van 23 augustus in Melsbroek, en op 15 oktober 2023 keerde de A400M uit Tel Aviv terug naar Melsbroek met 105 mensen aan boord. De basis huisvest ook de luchtsteundirectie van de federale politie, DAFA, en haar helikopters.

Delen heeft zo zijn kosten. Op 5 mei 2006 verwoestte een brand in Hangar 40 van Sabena Technics op de luchthaven drie civiele Airbus A320's en de Belgische Hercules CH-02; de staart ervan staat nog steeds in Melsbroek. En het is in Melsbroek dat de transportdivisie van de luchtmacht haar eerste chef voortbracht: generaal-majoor Bruno Beeckmans, een C-130-instructeur die van 2022 tot 2025 het 15e Wing commandeerde, werd in mei 2026 de eerste chef van de Belgische luchtmacht zonder gevechtsvliegcarrière.