U-Tapao começou como um projeto da Marinha. O artigo da Wikipédia em inglês sobre a Divisão Aérea Naval afirma que a Marinha Real Tailandesa construiu um aeródromo em Ban U-Tapao, Rayong, em 1957, e que os Estados Unidos ofereceram assistência na construção em troca do uso de parte dele. O que transformou um campo costeiro em um dos aeródromos mais importantes da Ásia foi a Guerra do Vietnã. A construção da base americana começou em 15 de outubro de 1965 e foi concluída em 2 de junho de 1966.

Os primeiros ocupantes da base foram aviões-tanque. O artigo base da Wikipédia registra os primeiros KC-135 em agosto de 1966 e 15 aviões-tanque em setembro, sob o comando da 4258ª Ala Estratégica; entre 1966 e 1970, os aviões-tanque da ala realizaram mais de 50.000 missões. Um acordo tailandês-americano de 2 de março de 1967 permitiu a instalação de 15 bombardeiros B-52, e o primeiro chegou em 10 de abril de 1967, realizando suas primeiras missões no dia seguinte. De então até 1973, U-Tapao foi a principal base do B-52 no Sudeste Asiático.

Os bombardeiros B-52 baseados em U-Tapao realizaram as missões de bombardeio em área Arc Light sobre o Vietnã do Sul e, a partir de março de 1969, o bombardeio secreto Menu sobre o Camboja, que continuou até 26 de maio de 1970. A Wikipédia credita à ala mais de 35.000 ataques sobre o Vietnã do Sul entre 1967 e 1970, e 2.548 surtidas em apoio ao cerco de Khe Sanh no início de 1968. Cada B-52 carregava uma média de 108 bombas de 500 e 750 libras por missão. O 4258º Esquadrão foi redesignado como 307ª Ala Estratégica em 21 de janeiro de 1970 e, em março de 1972, 51 B-52 estavam baseados ali.

O ponto culminante foi a Operação Linebacker II, o bombardeio de Hanói e Haiphong que começou em 18 de dezembro de 1972. A Wikipédia afirma que 129 bombardeiros B-52 atacaram em três ondas, e que os B-52D do esquadrão U-Tapao, capazes de transportar mais bombas, realizaram 729 missões e lançaram 13.640 toneladas em 11 dias. A campanha custou à Força Aérea dos EUA 16 B-52 perdidos, nove gravemente danificados e 33 tripulantes mortos ou desaparecidos, de acordo com o mesmo artigo; o número de aeronaves do U-Tapao perdidas não é especificado. O esquadrão encerrou suas operações de combate em 14 de agosto de 1973.

A última operação americana em U-Tapao foi um resgate. Em 12 de maio de 1975, o Khmer Vermelho tomou o navio cargueiro americano SS Mayaguez, e U-Tapao tornou-se o ponto de partida para o ataque dos fuzileiros navais à ilha de Koh Tang. A Wikipédia registra que um helicóptero CH-53 caiu durante a operação, matando 18 policiais de segurança e seus cinco tripulantes, e que a operação custou 15 americanos mortos em combate e três desaparecidos.

As unidades do Comando Aéreo Estratégico deixaram a base em dezembro de 1975, o último grupo de resgate em 31 de janeiro de 1976, e a base foi formalmente devolvida à Tailândia em 13 de junho de 1976. A Marinha Real Tailandesa manteve a base.

Sob administração tailandesa, U-Tapao tornou-se a sede da Primeira Ala Aérea da Divisão Aérea da Marinha, operando aeronaves de patrulha, busca e salvamento, controle aéreo avançado e, mais recentemente, drones. Sua longa pista também o tornou útil como aeroporto civil: quando manifestantes fecharam os aeroportos de Bangkok em 2008, segundo a Wikipédia, U-Tapao tornou-se, por um período, o principal aeroporto internacional da Tailândia. Um segundo terminal foi inaugurado em fevereiro de 2019, uma expansão em seis fases, com o objetivo de atingir 60 milhões de passageiros por ano, foi aprovada em 2022, e a construção da primeira fase, incluindo uma segunda pista, começou em novembro de 2025. Entre outubro de 2023 e setembro de 2024, o aeroporto movimentou 370.210 passageiros e 5.788 aeronaves.

Os americanos voltaram como convidados. A Wikipédia registra a presença de uma sede multinacional para ajuda humanitária após o tsunami no Oceano Índico em dezembro de 2004, e 36 voos de ajuda humanitária com aeronaves C-130 americanas para Mianmar após o Ciclone Nargis em maio de 2008. A Wikipédia também relata que a Tailândia permitiu que aeronaves americanas com destino ao Iraque e ao Afeganistão utilizassem a base, e que oficiais de inteligência aposentados afirmaram que detentos, incluindo Abu Zubaydah, podem ter sido interrogados ali; a posição do governo tailandês sobre essa alegação não foi encontrada nas fontes consultadas. Em maio de 2026, a Airbus designou U-Tapao como a base para os dois novos C295 da Marinha.