De geheime geschiedenis van Udorn begon al vóór de komst van de Amerikaanse luchtmacht. Op 11 september 1955 bracht Civil Air Transport, de luchtvaartmaatschappij van de CIA, drie C-46 transportvliegtuigen naar het nieuwe vliegveld. Onder de latere naam Air America vestigde het bedrijf Udorn als zijn Aziatische hoofdkantoor, van waaruit de vliegtuigen naar Laos vlogen.

Wikipedia vermeldt dat Air America tot 3 juni 1974 vluchten vanuit Udon Thani naar Laos bleef uitvoeren, totdat het staakt-het-vuren in Laos daar een einde aan maakte. Na de val van Saigon in 1975 probeerde het bedrijf een aanwezigheid in Udon Thani te behouden; die poging mislukte echter en Air America werd op 30 juni 1976 ontbonden. Het aantal vliegtuigen en personeelsleden in Udon Thani werd niet vermeld in de geraadpleegde bronnen.

De 432e Tactische Verkenningsvleugel werd op 18 september 1966 in Udorn geactiveerd. De eerste taak was fotografie: het 20e Tactische Verkenningseskader met RF-101C Voodoos tot november 1967, het 11e TRS met RF-4C's van oktober 1966 tot november 1970, en het 14e TRS met RF-4C's van oktober 1967 tot 30 juni 1975.

Opmerkelijk genoeg beschikte de wing ook over gevechtsvliegtuigen. Het 13e Tactical Fighter Squadron arriveerde in oktober 1967 en het 555e, de "Triple Nickel", op 28 mei 1968 vanuit Ubon, beide vliegend in F-4 Phantoms. Toen Noord-Vietnam in het voorjaar van 1972 het zuiden binnenviel, nam Udorn meer F-4 squadrons op voor Operatie Linebacker: het 523e, 58e, 308e en 307e TFS en een detachement van het 414e Fighter Weapons Squadron tussen mei en oktober 1972, en het 421e TFS vanaf 31 oktober 1972 tot het einde. De basis huisvestte ook de C-130 commandoposten van het 7th Airborne Command and Control Squadron van oktober 1968 tot 30 april 1972, en die van het 4th Special Operations Squadron vanaf oktober 1972. Wikipedia schrijft de 432nd 36 bevestigde luchtoverwinningen toe tussen 17 december 1967 en 8 januari 1973.

De bekendste van die overwinningen behoren toe aan één bemanning. Kapitein Richard Stephen "Steve" Ritchie van het 555th TFS, die samen met zijn wapensysteemofficier kapitein Charles B. DeBellevue aan vier van de vijf MiG-21's deelnam, schoot op 10 mei, 31 mei, tweemaal op 8 juli en op 28 augustus 1972 MiG-21's neer, telkens met een AIM-7 Sparrow. De vijfde overwinning maakte hem de eerste Amerikaanse luchtmacht-aas van de oorlog, en hij ontving het Air Force Cross voor de actie van 28 augustus.

Twee van zijn overwinningen, de eerste en de vijfde, behaalde hij in de F-4D 66-7463. Wikipedia schrijft de Triple Nickel in totaal 39 overwinningen toe in de oorlog: tien MiG-17's, drie MiG-19's en 26 MiG-21's, en het squadron leverde de eerste en tweede USAF-azen van de oorlog. Het onofficiële motto was "World's Largest Distributor of MiG Parts". Het squadron verliet Udorn op 5 juli 1974.

Udorn was niet veilig achter de linies. Op 26 juli 1968 viel een team van 25 of meer infiltranten met automatische wapens de basis aan, waarbij een C-141 en een F-4D zwaar beschadigd raakten; een Thaise bewaker en de bemanningschef van de C-141 kwamen om het leven, aldus Wikipedia. Op 10 april 1970 maakte een door gevechten beschadigde RF-4C een noodlanding op de basis, waarbij negen officiersverblijven werden verwoest en negen mensen op de grond om het leven kwamen. Op 3 oktober 1972 probeerden zeven guerrillastrijders het opnieuw; drie werden gedood en één werd gevangengenomen, en een Thaise bewaker kwam om het leven.

De Amerikanen vertrokken na de oorlog. Het 432e squadron werd op 23 december 1975 opgeheven en het laatste personeel van de USAF vertrok in januari 1976. Wikipedia meldt, op basis van persberichten, dat een CIA-detentiecentrum dat in 2002 werd gebruikt, zich in de buurt van Udorn bevond; de Thaise regering ontkent het bestaan van een dergelijke locatie en de Amerikaanse regering heeft de locatie noch bevestigd noch ontkend.

Sindsdien is Udorn de basis van Wing 23. Het 231 Squadron vliegt met de Alpha Jets die in 1999 uit Duitsland werden gekocht ter vervanging van de OV-10 Bronco voor grenspatrouilles, en in 2007 werd de Cope Tiger-oefening uitgebreid van Korat naar Udorn.