Bắt đầu từ tháng 2/1964, Liên Xô bàn giao lô đầu tiên với 36 máy bay chiến đấu MiG-17 cho Việt Nam. Tháng 4/1965, không quân Việt Nam lần đầu tiên bắn rơi máy bay địch. Trong cuộc chiến đầu tiên, Việt Nam bắn rơi 2 máy bay chiến đấu F-8 Crusader của hải quân Mỹ. Để chúc mừng thành tích chiến thắng trận đầu, Việt Nam đã lấy ngày này làm ngày lễ kỷ niệm.
Trong toàn bộ thời gian chiến tranh Việt Nam, không quân Việt Nam trước sau đã sinh ra 16 phi công nổi tiếng, chỉ 16 phi công này đã bắn rơi tổng cộng 106 máy bay địch. Trong đó Nguyễn Văn Cốc là phi công nổi tiếng nhất, ông đã bắn rơi tổng cộng 9 máy bay địch. Do đó, năm 1998 ông được thăng chức làm tư lệnh không quân Việt Nam.
Xét đến ưu thế số lượng, kỹ thuật và hệ thống tuyệt đối của lực lượng không quân Mỹ trong chiến tranh, không quân Việt Nam có thể giành được chiến thắng như vậy là điều không hề dễ dàng.
Đến năm 1972, không quân Việt Nam đã sở hữu 4 trung đoàn không quân và 194 phi công, gần 200 máy bay chiến đấu, trong đó có 120 máy bay chiến đấu MiG-21 loại mới nhất.
Lúc đó chiến tranh Việt Nam bắt đầu bước vào thời kỳ không chiến siêu âm. Đây cũng là cuộc không chiến giữa các máy bay chiến đấu có vận tốc gấp đôi vận tốc âm thanh lần đầu tiên trong lịch sử chiến tranh thế giới.
Sau khi kết thúc chiến tranh, Việt Nam đã thu được rất nhiều trang bị của không quân chế độ Sài Gòn, bao gồm máy bay chiến đấu F-5E, các máy bay vận tải C-123 và C-130, máy bay tấn công A-37, máy bay trực thăng UH-1. Không quân Việt Nam nhanh chóng phát triển, đạt quy mô hơn 1.000 chiếc, hầu như trong vòng 1 đêm đã trở thành lực lượng đường không tương đối khổng lồ.
Trong thời gian từ tháng 7 - 8/1979, Liên Xô đã cung cấp rất nhiều máy bay chiến đấu mới cho Việt Nam, bao gồm 180 máy bay chiến đấu MiG-21 (tiên tiến hơn máy bay chiến đấu J-7II và J-7III của không quân Trung Quốc khi đó), trang bị cho 8 trung đoàn của không quân Việt Nam. Sau đó, Liên Xô lại cung cấp 46 máy bay chiến đấu ném bom Su-22M3 cho Việt Nam.
Đến năm 1980, những máy bay chiến đấu do Mỹ chế tạo mà Việt Nam thu được trong chiến tranh đã nhanh chóng nghỉ hưu, không quân Việt Nam đã giữ lại hơn 500 máy bay chiến đấu, trong đó MiG-21 được coi là chủ lực. Lúc đó số lượng máy bay chiến đấu MiG-21 của không quân Việt Nam nhiều hơn cả số lượng máy bay chiến đấu J-7, một loại máy bay của không quân Trung Quốc sao chép từ MiG-21.
Từ thập niên 1990 trở đi, tức là sau khi Liên Xô tan rã, Việt Nam đã mất đi viện trợ từ bên ngoài, phát triển kinh tế tương đối khó khăn, do kinh phí thiếu thốn, nên Việt Nam không thể tiến hành mua sắm vũ khí quy mô lớn.
Mãi đến những năm gần đây, do cải cách kinh tế của Việt Nam đạt được thành tựu nhất định, vì vậy Việt Nam từng bước tiến hành hiện đại hóa quy mô lớn đối với không quân.
Hiện nay, không quân Việt Nam có 30.000 quân, 4 sư đoàn không quân, tổng cộng 13 trung đoàn bay. Trong đó có 5 trung đoàn máy bay chiến đấu, 3 trung đoàn máy bay vận tải, 3 trung đoàn máy bay huấn luyện, 2 trung đoàn máy bay cường kích.
Lực lượng phòng không mặt đất có 6 sư đoàn phòng không, tổng cộng 17 trung đoàn tên lửa, 7 trung đoàn pháo cao xạ, 6 trung đoàn radar. Không quân Việt Nam trang bị khoảng 480 máy bay các loại, trong đó có 240 máy bay tác chiến.
Báo Trung Quốc cho rằng tình hình trang bị hiện nay của không quân Việt Nam ngoài mấy chục máy bay chiến đấu Su-27/Su-30 tương đối tốt, hơn 200 chiếc còn lại là những máy bay như MiG-21, MiG-23 và Su-22... đã cũ kỹ và chưa được nâng cấp hiện đại hóa.
Xuất phát từ sự lo ngại về an ninh, những năm gần đây, Việt Nam đã nhập khẩu rất nhiều vũ khí tiên tiến của nước ngoài. Về không quân, năm 2003 Việt Nam đã bắt đầu nhập khẩu 11 máy bay chiến đấu Su-27 của Nga. Trong giai đoạn 2004 - 2012, Việt Nam đã nhập khẩu tổng cộng 24 máy bay chiến đấu Su-30MK2V của Nga.
Tháng 8/2013, Việt Nam lại ký kết hợp đồng mua sắm 12 máy bay chiến đấu Su-30MK2V trị giá khoảng 600 triệu USD của Nga, hoàn thành bàn giao vào năm 2016.
Trừ những máy bay chiến đấu gặp nạn trong những năm qua, hiện nay, Việt Nam sở hữu tổng cộng 45 máy bay chiến đấu dòng Su-27/Su-30. Đây là lực lượng không quân mạnh nhất trong các nước Đông Nam Á, ngoài Singapore.
Máy bay chiến đấu Su-30MK2V là một phiên bản cải tiến được nghiên cứu chế tạo cho Việt Nam dựa trên nền tảng máy bay chiến đấu Su-30MKK mà Nga bán cho Trung Quốc.
Máy bay Su-30MK2V trang bị hệ thống điều khiển hỏa lực SDU-10U cải tiến, bao gồm tìm kiếm, dò tìm, theo dõi, đã tăng thêm mô hình tìm kiếm và theo dõi nhiều mục tiêu, có thể dò tìm 10 mục tiêu, đồng thời dẫn đường cho tên lửa không đối không tấn công 2 mục tiêu.
Với mô hình tấn công đối đất/đối hải, máy bay này có thể đo khoảng cách không đối đất, đo vẽ bản đồ và theo dõi, tránh né địa hình, được trang bị các loại tên lửa như X-59, X-31A và X-35, ném bom dẫn đường chính xác được dẫn đường bằng laser và truyền hình.
Ngoài ra, Su-30MK2V còn trang bị thiết bị dẫn đường vệ tinh. Khả năng tác chiến tốt hơn một chút so với máy bay chiến đấu Su-30MKK nhập khẩu ban đầu của Trung Quốc, tương đương với máy bay chiến đấu Su-30MKK2 của lực lượng đường không hải quân Trung Quốc.
Nghe nói, Việt Nam còn muốn mua máy bay chiến đấu Su-35 của Nga. Bắt đầu từ năm 2016, Việt Nam đã đàm phán với Nga mua 12 - 16 máy bay chiến đấu Su-35 với đơn giá là 100 triệu USD/chiếc. Trong khi đó, đơn giá mua sắm loại máy bay này của Trung Quốc khoảng 84 triệu USD. Điều này cho thấy Trung Quốc mua cái gì thì Việt Nam mua cái đó.
Hiện nay, không quân Việt Nam đang chuyển đổi nhanh chóng thành một lực lượng không quân do máy bay thế hệ thứ ba làm chủ lực. Ba loại máy bay Su-27, Su-30MK2 và Su-22 của không quân Việt Nam sẽ hiệp đồng tác chiến, đoạt lấy quyền kiểm soát trên không, đồng thời phát động tấn công tập trung đối với các mục tiêu trên biển. Sina cho rằng chiến thuật tương tự như việc Trung Quốc kết hợp sử dụng máy bay chiến đấu J-11, máy bay chiến đấu Su-30MKK và máy bay chiến đấu ném bom JH-7 Phi Báo.
