A história secreta de Udorn começou antes da chegada da Força Aérea dos EUA. Em 11 de setembro de 1955, a Civil Air Transport, companhia aérea pertencente à CIA, trouxe três aviões de transporte C-46 para o novo aeródromo. Sob o nome posterior de Air America, a empresa estabeleceu sua sede asiática em Udorn, e de lá suas aeronaves voavam para o Laos.

A Wikipédia registra que a Air America continuou suas operações de Udorn para o Laos até 3 de junho de 1974, quando o cessar-fogo no Laos as encerrou. Após a queda de Saigon em 1975, a empresa tentou manter presença em Udon Thani; essa tentativa fracassou e a Air America foi dissolvida em 30 de junho de 1976. O número de aeronaves e funcionários em Udorn não foi divulgado nas fontes consultadas.

A 432ª Ala de Reconhecimento Tático foi ativada em Udorn em 18 de setembro de 1966. Sua primeira missão foi a fotografia: o 20º Esquadrão de Reconhecimento Tático operou com RF-101C Voodoos até novembro de 1967, o 11º Esquadrão de Reconhecimento Tático operou com RF-4Cs de outubro de 1966 a novembro de 1970 e o 14º Esquadrão de Reconhecimento Tático operou com RF-4Cs de outubro de 1967 até 30 de junho de 1975.

Incomumente, a ala também possuía caças. O 13º Esquadrão de Caça Tático chegou em outubro de 1967 e o 555º, o "Triple Nickel", em 28 de maio de 1968, vindos de Ubon, ambos operando F-4 Phantoms. Quando o Vietnã do Norte invadiu o Sul na primavera de 1972, Udorn recebeu mais esquadrões de F-4 para a Operação Linebacker: o 523º, o 58º, o 308º e o 307º Esquadrões de Caça Tático e um destacamento do 414º Esquadrão de Armas de Caça entre maio e outubro de 1972, e o 421º Esquadrão de Caça Tático de 31 de outubro de 1972 até o fim da operação. A base também abrigou os postos de comando dos C-130 do 7º Esquadrão de Comando e Controle Aerotransportado de outubro de 1968 até 30 de abril de 1972, e o 4º Esquadrão de Operações Especiais a partir de outubro de 1972. A Wikipédia credita ao 432º ...

A mais famosa dessas vitórias pertence a uma tripulação. O Capitão Richard Stephen "Steve" Ritchie, do 555º Esquadrão de Caça Tática, voando com seu oficial de sistemas de armas, o Capitão Charles B. DeBellevue, em quatro das cinco missões, abateu MiG-21 em 10 de maio, 31 de maio, duas vezes em 8 de julho e em 28 de agosto de 1972, cada um com um míssil AIM-7 Sparrow. O quinto abate o tornou o primeiro ás da Força Aérea dos EUA na guerra, e ele recebeu a Cruz da Força Aérea pela ação de 28 de agosto.

Duas de suas vitórias, a primeira e a quinta, foram conquistadas a bordo do F-4D 66-7463. A Wikipédia credita ao Triple Nickel 39 vitórias na guerra: dez MiG-17, três MiG-19 e 26 MiG-21, além de ter formado o primeiro e o segundo ases da Força Aérea dos EUA na guerra. Seu lema não oficial era "Maior Distribuidor Mundial de Peças de MiG". O esquadrão deixou Udorn em 5 de julho de 1974.

Udorn não estava seguro atrás das linhas inimigas. Em 26 de julho de 1968, uma equipe de 25 ou mais infiltrados armados com fuzis automáticos atacou a base, danificando gravemente um C-141 e um F-4D; um guarda de segurança tailandês e o chefe da equipe do C-141 foram mortos, segundo a Wikipédia. Em 10 de abril de 1970, um RF-4C danificado em combate caiu na base, destruindo nove alojamentos de oficiais e matando nove pessoas em solo. Em 3 de outubro de 1972, sete guerrilheiros tentaram novamente; três foram mortos, um foi capturado e um guarda tailandês morreu.

Os americanos partiram após a guerra. O 432º Esquadrão foi desativado em 23 de dezembro de 1975 e o último membro da Força Aérea dos EUA deixou o esquadrão em janeiro de 1976. A Wikipédia também relata, com base em notícias da imprensa, que um centro de detenção da CIA usado em 2002 estava localizado perto de Udorn; o governo tailandês nega a existência de tal local e o governo dos EUA não confirmou nem negou sua localização.

Desde então, Udorn tem sido a base da Ala 23. Seu Esquadrão 231 opera os Alpha Jets, comprados da Alemanha em 1999 para substituir o OV-10 Bronco no patrulhamento de fronteira, e em 2007 o exercício Cope Tiger foi estendido de Korat para Udorn.