Em 1939, a Marinha recuperou o controle de suas aeronaves da RAF e, repentinamente, precisou de aeródromos próprios. A Divisão Aérea do Almirantado ocupou 417 acres perto de Ilchester naquele ano. O solo era pesado e úmido, e os problemas de drenagem fizeram com que as pistas, uma principal de 1.111 metros e três de 914 metros, só fossem concluídas em 1941, embora a Wikipédia mencione um comandante, o Capitão Harry Murray-Smith, a partir de março de 1940. A Luftwaffe bombardeou a base diversas vezes a partir de 1940.

Sua primeira função foi o treinamento. O Esquadrão Aéreo Naval 750 mudou-se para lá vindo da Base Aérea Naval de Ford após o bombardeio de Ford, seguido pelos Esquadrões 751 e 752, e a Escola de Caças Aéreos Navais foi criada; o Esquadrão 794 foi formado para treinamento de artilharia aérea. A Westland, cuja fábrica ficava a poucos quilômetros de distância em Yeovil, construiu uma oficina de reparos no local. Em maio de 1943, o Esquadrão 827 estava lá com Albacores, e tornou-se o primeiro esquadrão a receber o Barracuda em grande número. Em 1942, o aeródromo estava tão lotado que bases satélites foram abertas em Charlton Horethorne e Henstridge, com um centro de radar de direção aérea em Speckington Manor. Após a guerra, Yeovilton tornou-se um centro de desmobilização.

Em 1952, Yeovilton tornou-se a base costeira para os caças todo-tempo da Marinha, e a Taylor Woodrow ampliou as pistas para jatos em 1952 e novamente em 1957. O Sea Venom deu lugar ao Sea Vixen e, em 1969, ao Phantom FG1: o 892º Esquadrão Aéreo Naval foi comissionado no final de março de 1969 como a primeira unidade operacional de Phantom da Marinha Real, usando Yeovilton como sua primeira base antes de se mudar para a RAF Leuchars em Fife. Durante seu período de treinamento, três de suas aeronaves voaram na corrida aérea transatlântica de 1969, e uma delas estabeleceu um recorde de oeste para leste de 4 horas e 46 minutos, que permaneceu por cinco anos.

O fim da era dos grandes porta-aviões na década de 1970 poderia ter encerrado o papel de linha de frente de Yeovilton. Em vez disso, o Comando Aéreo Naval transferiu-se de Lee-on-Solent para cá, os esquadrões de helicópteros de comando (Wessex HU5 e, posteriormente, Sea King HC4) estabeleceram-se na base, e em 1979 chegou o primeiro Sea Harrier de produção para o Esquadrão Aéreo Naval 700A, a unidade de testes. Em março de 1980, o esquadrão tornou-se o 899º Esquadrão, o quartel-general em terra para o modelo, e uma rampa de salto foi construída no aeródromo para treinamento. Durante 27 anos, todos os esquadrões de linha de frente do Sea Harrier, 800, 801 e 899, estiveram baseados aqui, até que o modelo foi retirado de serviço em 29 de março de 2006 e os esquadrões foram dissolvidos.

A revisão de defesa de 2010 determinou que os helicópteros de transporte Merlin HC3 da RAF seriam transferidos para a Marinha para substituir os obsoletos Sea King HC4. Tripulações da Marinha juntaram-se à força de Merlin da RAF em Benson em 2012; em 30 de setembro de 2014, o Esquadrão nº 78 da RAF foi desativado em uma cerimônia de transferência e o Esquadrão Aéreo Naval 846 assumiu seu lugar. O Esquadrão 846 mudou-se para Yeovilton em 26 de março de 2015, o Esquadrão 848 foi brevemente reativado para operar os últimos Sea Kings, que foram aposentados em março de 2016, e o Esquadrão 845 deixou Benson rumo a Yeovilton em 16 de junho de 2016. Os Merlins foram posteriormente modernizados para os padrões HC4 e HC4A, otimizados para operações anfíbias a partir de navios.

Ao mesmo tempo, Yeovilton tornou-se a base dos Wildcats. O Esquadrão 700W foi formado como unidade operacional em maio de 2009, o primeiro Wildcat HMA2 chegou em janeiro de 2013, o Esquadrão 825 foi formado em julho de 2014 e o último dos 28 Wildcats navais foi entregue em outubro de 2016; o Lynx HMA8 saiu de serviço em março de 2017. No âmbito do programa Army 2020, o Corpo Aéreo do Exército trouxe sua frota de Wildcat AH1 para cá a partir de outubro de 2015. O programa WINFRA, de £150 milhões, financiou novos edifícios para os esquadrões, refeitórios e 508 leitos individuais. Em 30 de junho de 2026, o Plano de Investimento em Defesa anunciou que o AH1 será aposentado a partir de 2027 e que o Wildcat marítimo será eventualmente substituído por uma aeronave autônoma.

O Museu da Aviação Naval (Fleet Air Arm Museum) foi inaugurado em Yeovilton em maio de 1964 e hoje se autodenomina a maior coleção de aviação naval da Europa: mais de 90 aeronaves e 30.000 artefatos em quatro pavilhões, com vista para o aeródromo em funcionamento. Sua principal peça civil é o Concorde 002, o primeiro Concorde construído na Grã-Bretanha, que, segundo o museu, realizou seu primeiro voo há cinquenta anos. Em 2023, o Pavilhão 4 foi reconstruído como uma réplica do convés de voo do HMS Ark Royal, como era na década de 1970. O museu recebeu 80.338 visitantes em 2025.

A base também manteve viva a história da aviação naval. O Esquadrão Histórico da Marinha Real (Royal Navy Historic Flight), formado em Yeovilton em 1972 para operar os aviões Swordfish, Sea Fury, Firefly e Sea Hawk, encerrou suas atividades em 31 de março de 2019; suas quatro aeronaves, avaliadas em cerca de £ 1,81 milhão, foram doadas ao Fly Navy Heritage Trust e agora voam registradas na aviação civil como Navy Wings. O Yeovilton Air Day, realizado anualmente em julho com demonstrações aéreas e um ataque de helicóptero de comando, teve sua última edição em 2019, segundo a Wikipédia.