Ngày 21 tháng 5 năm 1975, Bộ Quốc phòng đã quyết định thành lập 2 trung đoàn trực thăng 917 và 918, và 2 trung đoàn máy bay chiến đấu 935 và 937. Các trung đoàn này được trang bị các máy bay chiến lợi phẩm của Không lực Việt Nam Cộng hòa và tham chiến ở chiến trường biên giới Tây Nam.

Bên cạnh đó, trước nguy cơ xung đột với quốc gia láng giềng kiêm đồng minh cũ là Trung Quốc, Việt Nam tìm cách tăng cường hiện đại hóa lực lượng quân sự, kể cả không quân, với sự giúp đỡ của cường quốc Liên Xô. Ngày 16 tháng 5 năm 1977, Quân chủng Không quân được thành lập, bao gồm các binh chủng Không quân tiêm kích, Không quân tiêm kích-bom, Không quân vận tải, Không quân trinh sát,... theo mô hình của Liên Xô. Năm 1979, Việt Nam được Liên Xô viện trợ một số máy bay tiêm kích-bom khá hiện đại Su-22M. Số máy bay này được chuyển giao cho trung đoàn 923.

Ngày 25 tháng 2 năm 1979, Trung đoàn Không quân tiêm kích 929 được thành lập, với nòng cốt các bộ, phi công từ các trung đoàn 935, 937 chuyển sang.

Thời kỳ này, trang bị của KQNDVN chủ yếu là mua với giá ưu đãi từ Liên Xô và các chiến lợi phẩm được trao đổi, nhằm thay thế dần số MiG-17 và MiG-19 đã quá cũ. Mô hình tổ chức quân chủng không quân riêng biệt phỏng theo mô hình tổ chức của Không quân Liên Xô, vốn có lãnh thổ rộng lớn và trang bị quân sự hùng hậu, không phù hợp với đặc thù Việt Nam, có lãnh thổ nhỏ hẹp và thiếu trang bị. Từ giữa thập niên 1980, do sự sụp đổ của khối Đông Âu, những ưu đãi về mua sắm trang thiết bị không còn, cộng với các máy bay chiến lợi phẩm không có phụ tùng thay thế do bị cấm vận, rất nhiều máy bay bị thải loại hoặc phải cất kho do không có phụ tùng thay thế. Không quân Việt Nam cố gắng duy trì hoạt động bằng cách mua lại với giá rẻ các máy bay MiG-21 hoặc Su-22 đã qua sử dụng từ các nước Đông Âu đang chuyển sang gia nhập khối NATO.

Trong các năm từ 1996 đến 1998, Việt Nam đã đặt hàng Nga nâng cấp 32 chiếc máy bay tiêm kích bom Su-22M4 một người lái và 2 chiếc máy bay huấn luyện 2 người lái Su-22UM3. Tiếp tục những năm sau, Việt Nam mua lại nhiều máy bay Su-22M4/UM3 của Ba Lan và Cộng hòa Séc.

Giữa thập niên 1990, trung đoàn 937 được tiếp nhận những máy bay Su-27SK/UB đầu tiên của Việt Nam. Đây là thế hệ máy bay hiện đại nhất mà Việt Nam có vào lúc đó, được mua sắm với giá thị trường.[cần dẫn nguồn] Lần lượt trong những năm tiếp theo, do thiếu kinh phí, Không quân Việt Nam đành tạm hài lòng với khoản nâng cấp, kéo dài tuổi thọ của các máy bay MiG-21 và Su-22, dù số giờ bay huấn luyện càng lúc càng giảm cũng như số tai nạn do thiết bị cũ tăng lên. Dù vậy, họ vẫn tiếp tục mua sắm các máy bay hiện đại Su-27/30 hiện đại hơn, dù chỉ với số lượng ít và nhỏ giọt.

Kể từ tháng 3 năm 1999, lực lượng không quân lại sáp nhập với lực lượng phòng không lại thành Quân chủng Phòng không - Không quân để tinh giản và gọn nhẹ trong bộ máy quản lý, phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Cuối năm 1999, cơ quan quản lý vũ khí trang bị Rosoooruzheniye của Nga đã tiến hành đàm phán để nâng cấp những chiếc Su-27 và Su-30 hiện có của Việt Nam để chúng có thể mang được tên lửa không đối không ngoài tầm nhìn R-77 (AA-12), tên lửa không đối hạm Kh-31 (AS-17) và các loại tên lửa không đối đất Vympel Kh-27 (AS-14) và Kh-59M (AS-18).

Trong những năm 2010, đứng trước sức ép của Trung Quốc trong vấn đề Biển Đông, Việt Nam bắt đầu đẩy mạnh việc trang bị cho lực lượng không quân của mình nhằm bảo vệ chủ quyền biển đảo. Những hợp đồng trang bị mới nhất cho thấy việc gia tăng trang bị những mẫu máy bay chiến đấu hiện đại như Su-30MK2 hoặc những quan tâm đến mẫu tiêm kích thế hệ mới nhất như MiG-35, Su-35 hay thậm chí có thể là cả vũ khí của Pháp và Hoa Kỳ, cho thấy nỗ lực của Việt Nam trong việc tăng cường sức mạnh không quân của mình.[25][26]