Antes da guerra, o nordeste era uma escala para o correio aéreo francês e para a companhia aérea italiana LATI, que voava para o Brasil até por volta da época de Pearl Harbor. Assim que o Brasil se juntou aos Aliados, o aeródromo de Parnamirim tornou-se o ponto final ocidental da rota aérea do Atlântico Sul para a África Ocidental e, de lá, para o Norte da África, Europa e Ásia. A Wikipédia em inglês afirma que o aeródromo foi usado entre 1943 e 1945 pela Força Aérea Brasileira, pelo Exército dos EUA, pela Marinha dos EUA, pela Força Aérea Real Britânica e por companhias aéreas comerciais, sendo que as Forças do Exército dos EUA no Atlântico Sul construíram as instalações de manutenção e segurança.

A Poder Aéreo, em reportagem sobre o 82º aniversário da base em 2024, estimou o tráfego em cerca de 19.000 aeronaves de grande porte, em sua maioria americanas e britânicas, e listou suas tarefas: patrulha marítima, escolta de comboios e apoio logístico às tropas aliadas na África e na Europa. A Marinha dos EUA também instalou uma base aérea naval às margens do rio Potengi, com uma rampa de concreto para o desembarque de hidroaviões, para patrulhas antissubmarino sobre o Atlântico Sul.

A importância de Natal atraiu os dois presidentes. Nos dias 28 e 29 de janeiro de 1943, Getúlio Vargas e Franklin D. Roosevelt se encontraram a bordo do USS Humboldt, no Potengi, em conversas que levaram à criação da Força Expedicionária Brasileira. O apelido "Trampolim da Vitória" sobrevive no centro cultural Trampolim da Vitória, em Parnamirim, que em 2025 recebeu um diorama em escala 1:350 da rampa de guerra, exibido pela primeira vez na base em 7 de abril de 2025.

A principal função de Natal em tempos de paz é transformar novos pilotos em pilotos de combate. O esquadrão Joker, o primeiro da força aérea a voar com o A-29 Super Tucano, treina pilotos de caça; o esquadrão Rumba treina pilotos de transporte e patrulha no C-95 Bandeirante; e o esquadrão Gavião treina pilotos de helicóptero no H-50 Esquilo.

Em 14 de dezembro de 2023, o Comandante da Força Aérea, Tenente-Brigadeiro Marcelo Kanitz Damasceno, presidiu a formatura de 89 pilotos de combate da turma Anubis: 21 para caças, 45 para transporte, 11 para helicópteros e 10 para inteligência, vigilância e reconhecimento, além de dois oficiais estrangeiros do Uruguai e do Paraguai. A Poder Aéreo registrou mais de 11.000 horas de voo acumuladas durante o curso de um ano.

A base foi compartilhada com o aeroporto civil de Natal, Augusto Severo, até 31 de maio de 2014, quando os voos comerciais foram transferidos para o novo aeroporto de São Gonçalo do Amarante e o campo passou integralmente para a Força Aérea. O tráfego de treinamento tem seu custo: em 2018, moradores de Parnamirim reclamaram à imprensa sobre o ruído das aeronaves.

Isso também teve um custo humano. A Wikipédia em inglês, com base na Rede de Segurança da Aviação (Aviation Safety Network), lista um acidente com um C-47 em Natal, em 25 de março de 1961, no qual apenas cinco dos 28 ocupantes sobreviveram, e duas perdas de Bandeirantes em 1977: um caiu durante o pouso em 23 de abril e, em 3 de julho, outro caiu após a decolagem, matando todos os 18 ocupantes. Esses eram aviões de transporte e treinamento do tipo que a base ainda opera diariamente.

O exercício Cruzeiro do Sul (CRUZEX) teve início em Canoas em 2002 e foi transferido para Natal em 2004. Natal sediou o exercício em 2004, 2008, 2010, 2013, 2018 e 2024. A Wikipédia em inglês informa que a edição de 2013 contou com cerca de 90 aeronaves. A edição de 2024, de 3 a 15 de novembro, reuniu mais de 2.000 militares; a Poder Aéreo, citando a Força Aérea, reportou mais de 100 aeronaves de 15 nações, enquanto as fontes citadas pela Wikipédia indicam mais de 50 aeronaves de 16 países, incluindo observadores.

O CRUZEX 2024 foi o primeiro exercício multinacional do Gripen E em qualquer lugar do mundo: o 1º Grupo de Defesa Aérea trouxe sete F-39E de Anápolis. Em fevereiro de 2026, Natal sediou a Operação Thor, na qual um F-39E lançou a bomba MK 84 de 925 kg e uma bomba guiada a laser MK 82 em 11 voos, o que a Saab descreveu como uma estreia para o Gripen. Em 3 de dezembro de 2025, a Força Aérea autorizou seis F-16 argentinos, em voo de entrega da Dinamarca, a pousarem em Natal; eles partiram para Río Cuarto em 5 de dezembro.