A história da aviação em Chitose começa com um único voo em 1926, patrocinado por um jornal de Hokkaido, de acordo com a Wikipédia em inglês. A Marinha Imperial Japonesa assumiu o controle do aeródromo em 1939 e o utilizou durante a Guerra do Pacífico. As forças americanas o ocuparam em 1945; o 3º Grupo de Comando Aéreo operou a partir dali no inverno de 1945-1946 e o 49º Grupo de Caça, de fevereiro de 1946 a abril de 1948.

A Guerra da Coreia e a Guerra Fria transformaram Chitose em uma base de linha de frente. A 6163ª Ala da Base Aérea foi ativada em 1951, ano em que a Japan Airlines iniciou voos regulares para a base, e em setembro de 1954 o 4º Grupo de Caça da Força Aérea dos EUA chegou com seus F-86 Sabres. A base foi desativada em 1º de julho de 1957 e retornou ao controle japonês em 31 de dezembro de 1957.

Os registros históricos oficiais da Força Aérea de Autodefesa do Japão (JASDF) indicam que a 2ª Ala Aérea iniciou suas operações de alerta com o F-86F em 28 de abril de 1958 e que a força realizou seu primeiro decolagem naquele mesmo ano. Chitose permaneceu como uma base aérea conjunta civil-militar até 1988, quando o tráfego aéreo foi transferido para o Aeroporto de New Chitose, localizado ao lado.

A 2ª Ala Aérea foi a primeira a receber o F-104J. O 201º Esquadrão foi formado em Chitose em março de 1963 e o 203º em 25 de junho de 1964, este último assumindo o alerta dos F-86D Sabres do 103º Esquadrão. Em 1º de outubro de 1974, o 201º foi dissolvido e os F-4EJs do novo 302º Esquadrão assumiram seu lugar.

A era do F-15 começou em 24 de março de 1984, quando o 203º Esquadrão converteu-se ao Eagle, fabricado pela Mitsubishi; o 302º Esquadrão mudou-se para Naha em novembro de 1985 e, em 19 de março de 1986, o 201º Esquadrão foi reformado para operar o F-15. Seu emblema de urso marrom vem dos ursos de Hokkaido. Os dois esquadrões voam com o F-15 a partir de Chitose desde então, e ambos apareceram no filme "Best Guy" de 1990, de acordo com a Wikipédia em inglês.

O padrão de trabalho deles mudou. O Estado-Maior Conjunto contabilizou 165 interceptações realizadas pela Força de Defesa Aérea do Norte no ano fiscal de 2025, cerca de 28% do total nacional, e apenas 20 no período de abril a junho de 2026, contra 106 no sudoeste.

Em 6 de setembro de 1976, o tenente Viktor Belenko, da Força Aérea Soviética, decolou de Chuguyevka, no Krai de Primorsky, em um MiG-25, com destino a Hakodate, no sul de Hokkaido. De acordo com a leitura da Wikipédia japonesa feita pelo banco de dados do serviço, o radar terrestre da Força Aérea Soviética o perdeu de vista quando ele descia a uma altitude muito baixa, e dois F-4EJ do 302º Esquadrão, decolados de Chitose por volta das 13h20, não conseguiram localizá-lo em meio à interferência do solo. Ele pousou por volta das 13h50.

O MiG-25 foi transportado por um C-5 Galaxy da Força Aérea dos EUA de Hakodate para Hyakuri em 25 de setembro, examinado e enviado de volta do porto de Hitachi em 30 caixas em 15 de novembro de 1976, de acordo com a Wikipédia em inglês. Belenko foi para os Estados Unidos.

Para Chitose, a lição foi a lacuna na cobertura de radar em baixa altitude, que o próprio radar dos Phantoms não conseguia preencher. A Força Aérea de Autodefesa do Japão (JASDF) respondeu comprando aeronaves de alerta aéreo antecipado E-2C Hawkeye, que entraram em serviço em Misawa em janeiro de 1987, de acordo com a Wikipédia.

Chitose também abriga as aeronaves governamentais. O Grupo Especial de Transporte Aéreo, composto por um quartel-general, o 701º Esquadrão e um esquadrão de manutenção, transporta o primeiro-ministro, a família imperial e convidados de Estado; o pessoal da Força Aérea de Autodefesa do Japão pilota e tripula as aeronaves.

Seus dois primeiros Boeing 747-400 foram entregues no outono de 1991 e transportaram pela primeira vez o primeiro-ministro Kiichi Miyazawa aos Estados Unidos em 1993, de acordo com a Wikipédia em inglês. Eles foram substituídos por dois Boeing 777-300ER, que chegaram a Chitose em 17 de agosto e 11 de dezembro de 2018 e entraram em serviço em abril de 2019. O grupo registrou seu 400º voo em missão em 9 de agosto de 2024.