O aeródromo de Waddington foi inaugurado para o Royal Flying Corps em 13 de novembro de 1916, quando os Esquadrões de Treinamento nº 47 e 48 chegaram com aeronaves Avro 504, BE2, Shorthorn e outros modelos de treinamento. O roteiro histórico local registra até quarenta acidentes por mês naqueles primeiros tempos. O aeródromo foi fechado após a Primeira Guerra Mundial — a RAF indica 1920, outra fonte histórica local menciona 1919 — e reaberto em 1926 para o Esquadrão nº 503 (Condado de Lincoln) da Reserva Especial.

A expansão da década de 1930 transformou a base em uma estação de bombardeiros com cinco hangares do tipo C. O Esquadrão nº 44 chegou em junho de 1937 e permaneceu até maio de 1943. Seus Hampdens e os do Esquadrão nº 50 entraram em ação no dia em que a Grã-Bretanha declarou guerra, em 1939, contra alvos navais alemães em Kiel, e posteriormente realizaram os primeiros ataques do Grupo nº 5 contra fábricas de aeronaves, depósitos e refinarias de petróleo. Em novembro de 1940, o Esquadrão nº 207 foi reformado em Waddington para receber os primeiros bombardeiros Manchester da RAF.

O Lancaster quadrimotor foi o primeiro a chegar a Waddington. Três unidades foram entregues ao Esquadrão nº 44 na véspera de Natal de 1941. Nessa altura, o esquadrão já havia sido renomeado para Esquadrão nº 44 (Rodésia), em homenagem aos rodesianos que constituíam cerca de um quarto das suas tripulações aéreas e terrestres. Na noite de 3 para 4 de março de 1942, realizou a primeira missão operacional do Lancaster, lançando minas na Baía de Heligolândia. O Museu da RAF regista que o Esquadrão nº 44 sofreu a terceira maior taxa de baixas de qualquer esquadrão da RAF na guerra.

Seis semanas depois, o esquadrão participou do ataque a Augsburg, no qual perdeu cinco de suas seis tripulações. A partir do final de 1943, Waddington tornou-se predominantemente australiana. O Esquadrão nº 467 da RAAF chegou em 13 de novembro de 1943, e o Esquadrão nº 463 da RAAF foi formado a partir de seu Esquadrão C em 25 de novembro. Ambos operaram bombardeiros Lancaster a partir de Waddington até o verão de 1945, quando o Esquadrão nº 467 partiu em junho e o Esquadrão nº 463 em julho.

No final de 1953, Waddington foi fechada para que sua pista pudesse ser estendida para 9.000 pés para os bombardeiros V. Em maio de 1957, o Esquadrão nº 83 tornou-se o primeiro esquadrão da RAF a receber o Avro Vulcan e, em agosto de 1961, já havia três esquadrões de Vulcan operacionais na base. Os Esquadrões nº 44, 50 e 101 formaram a Ala de Waddington, parte da força de dissuasão nuclear aérea britânica. O Esquadrão nº 44 operou Vulcans a partir de Waddington de agosto de 1960 até dezembro de 1982.

Os anos do Vulcan tiveram suas perdas. Em 24 de outubro de 1958, o Vulcan XA908 do Esquadrão nº 83 estava em um voo de treinamento "Western Ranger" de Waddington para a base da Força Aérea dos EUA em Lincoln, Nebraska, quando sofreu uma falha elétrica total e caiu em um bairro residencial de Detroit. O Secretário de Estado da Aeronáutica informou à Câmara dos Comuns que os cinco tripulantes e o chefe da equipe morreram.

O Esquadrão nº 50, o último esquadrão operacional de Vulcans, foi desativado em Waddington em março de 1984, encerrando 27 anos de presença dos Vulcans na base. O modelo continuou voando por mais uma década com o Esquadrão de Demonstração Vulcan. O XH558 assumiu as funções de demonstração em maio de 1985 e realizou sua última apresentação na RAF em Cranfield em 20 de setembro de 1992, e o esquadrão foi desativado em 1993.

Quando a Argentina ocupou as Ilhas Malvinas em abril de 1982, Waddington forneceu os bombardeiros para a Operação Black Buck. Três Vulcans, XM597, XM598 e XM607, foram preparados para ataques a partir do aeródromo de Wideawake, na Ilha de Ascensão, provenientes dos Esquadrões nº 44, 50 e 101 da Ala Waddington. No primeiro ataque, a tripulação de Withers era do Esquadrão nº 101, mas pilotou o XM607, uma aeronave do Esquadrão nº 44. O Tenente Aviador Martin Withers lembrou mais tarde que sua tripulação havia sido informada apenas três semanas antes de que participariam da operação no Atlântico Sul.

O voo XM607 decolou de Ascensão por volta das 23h do dia 30 de abril. A RAF informou que foram necessários 11 reabastecedores Victor e 15 transferências de combustível para levar o bombardeiro ao alcance de Stanley. O plano de reabastecimento falhou durante a viagem para o sul, deixando o Vulcan com pouco combustível. Withers subiu a 3.000 metros para o ataque e lançou 21 bombas de 450 kg, uma das quais abriu uma cratera no centro da pista. A viagem de ida e volta teve quase 6.600 milhas náuticas e durou cerca de 16 horas. Withers recebeu a Cruz de Voo Distinto.

Sete missões Black Buck foram planejadas e cinco foram concluídas. O XM607 realizou a primeira, a segunda (sob o comando do Líder de Esquadrão John Reeve) e a última em 12 de junho. O XM597, pilotado pelo Líder de Esquadrão Neil McDougall, atacou radares argentinos com mísseis Shrike. O alcance dos ataques ainda é debatido. A pista permaneceu utilizável por aeronaves de transporte, enquanto o Marechal do Ar Sir John Curtiss afirmou que os ataques enviaram uma mensagem "claramente compreendida na Argentina". O XM607 foi aposentado em dezembro de 1982 e tornou-se o guardião do portão de Waddington em janeiro de 1983.

Em 1991, o Esquadrão nº 8 trouxe o Boeing E-3D Sentry para Waddington, e a base tornou-se o lar do alerta aéreo antecipado britânico por três décadas. A RAF adquiriu sete aeronaves. As tripulações do Sentry sobrevoaram o Iraque, o Afeganistão e a Líbia, patrulharam o Caribe contra traficantes de drogas e cobriram grandes eventos esportivos. A RAF afirma que, durante a Operação Liberdade do Iraque, a frota de Sentry acumulou mais horas de voo no espaço aéreo iraquiano do que todas as outras aeronaves da RAF juntas.

Ao final, apenas três dos sete E-3D ainda estavam em operação. Suas fuselagens necessitavam de manutenção pesada e, diferentemente dos E-3 de outras nações, seus sistemas eletrônicos nunca haviam recebido uma grande atualização. A última missão operacional foi realizada a partir da RAF Akrotiri sobre o Iraque em 30 de julho de 2021. O ZH101 pousou de volta em Waddington em 4 de agosto, sendo recebido com um batismo de água, e o Conde de Wessex compareceu à cerimônia de aposentadoria em 30 de setembro de 2021. Os Estados Unidos compraram o ZH104 para conversão em uma aeronave de treinamento E-6B Mercury.

Cinco aeronaves E-7 Wedgetail haviam sido encomendadas em 2019 para substituir o Sentry. Após a Revisão Integrada de 2021, o pedido foi reduzido para três, uma frota 40% menor, representando uma economia de cerca de 12%, o que o Comitê de Defesa considerou "uma completa loucura". Enquanto isso, a Grã-Bretanha dependia da força de alerta aéreo antecipado da OTAN. A entrada em serviço estava prevista para 2023, mas o primeiro Wedgetail da RAF, WT001, só chegou à base aérea de Lossiemouth em 21 de maio de 2026, onde ainda estava em fase de testes e avaliação. O Esquadrão nº 8 foi transferido para Lossiemouth para operá-lo.

O Esquadrão nº 51 operou o Nimrod R1 a partir de 1974. Seu substituto, o RC-135W Rivet Joint, foi adquirido no âmbito do Projeto Airseeker por um orçamento de £ 634 milhões para três aeronaves. Antes da transferência, as tripulações britânicas acumularam mais de 32.000 horas de voo e 1.800 missões com a 55ª Ala da Força Aérea dos EUA. O primeiro RC-135W chegou em novembro de 2013, antes do previsto, e o terceiro em 7 de junho de 2017. A RAF prevê a sua desativação em 2035; o UK Defence Journal noticiou 2045 em 2017.

O Shadow R1, baseado no Beechcraft King Air 350, surgiu como uma necessidade operacional urgente, com quatro aeronaves entregues em 2009. O Esquadrão nº 5 (AC) Shadow tornou-se o Esquadrão nº 14; a página do Shadow no site da RAF data essa mudança para 2011, enquanto a página do próprio esquadrão indica 2016. Em novembro de 2021, a Raytheon UK ganhou um contrato de £ 110 milhões para expandir a frota de seis para oito aeronaves e modernizá-la para o padrão Mk2.

Em 2012, o Esquadrão nº XIII foi estabelecido em Waddington, tornando-se o primeiro esquadrão de Reaper baseado no Reino Unido. Realizou sua primeira missão operacional a partir de Lincolnshire em abril de 2013; até então, as tripulações britânicas do Reaper operavam a partir da Base Aérea de Creech, em Nevada. A aeronave sobrevoou o Afeganistão e, posteriormente, o Iraque e a Síria na Operação Shader, controlada a partir de estações terrestres em Lincolnshire. Após 18 anos de serviço na RAF e mais de 173.000 horas de voo, o Reaper foi aposentado; a página do esquadrão indica 30 de setembro de 2025, e a RAF anunciou seu voo final para 3 de outubro de 2025.

O primeiro Protector RG1, a versão da RAF do MQ-9B, chegou em setembro de 2023 e realizou voos de circuito em Waddington em 17 de novembro de 2023. O Esquadrão nº 31 foi reformado em 11 de outubro de 2023 como o primeiro esquadrão Protector baseado no Reino Unido. O Protector entrou em serviço em 16 de junho de 2025 como a primeira aeronave remotamente pilotada autorizada a voar no espaço aéreo nacional do Reino Unido, e 16 aeronaves estão planejadas. A RAF estima o custo do novo hangar, edifícios de apoio e alojamentos para a tripulação em £ 94 milhões; uma estimativa de 2018 era de £ 93 milhões.

O Waddington International Air Show teve início em 1995, quando o evento foi transferido da RAF Finningley, que fechou naquele mesmo ano. Realizado no final de junho ou início de julho, o show costumava atrair mais de 140.000 visitantes. A reconstrução da pista inviabilizou a realização do evento em 2015. Em 28 de setembro de 2015, a RAF anunciou o fim dos shows aéreos em Waddington devido a ameaças à segurança e riscos operacionais. Relatórios atribuíram essas preocupações ao papel da base como ponto de partida para os mísseis Reaper.

Os Red Arrows chegaram sete anos depois. Em maio de 2020, a RAF anunciou que mais de 30 locais alternativos haviam sido avaliados após a RAF Scampton ter sido destinada ao fechamento. Uma Avaliação de Segurança Operacional concluiu que Waddington era “a única alternativa adequada à RAF Scampton”. Na semana de 13 de outubro de 2022, a equipe de 146 pessoas se instalou com 24 toneladas de equipamentos.

A equipe operava a partir de Lincolnshire desde 1983, inicialmente em Scampton, com exceção de um período na RAF College Cranwell, de 1995 a 2000. Em Waddington, iniciou suas atividades operacionais, com o hangar e a sede ainda em reforma. Desde 2023, os Red Arrows fazem parte da Display Air Wing. Sua sede e a organização de manutenção da aeronavegabilidade do Hawk T1 estão localizadas em Waddington, enquanto o Battle of Britain Memorial Flight permanece na RAF Coningsby.