Thời gian đầu khi mới thành lập, sư đoàn 372 được trang bị một số loại máy bay chiến đấu và vận tải có nguồn gốc Liên Xô và Mỹ (thu của Không lực Việt Nam Cộng hòa) gồm: tiêm kích MiG-19, MiG-21, F-5; cường kích A-37; trực thăng vận tải Mil Mi-6, Mil Mi-8, UH-1, CH-47; vận tải C-119, trinh sát U-17/L-19, v.v... Từ thập niên 1980, sư đoàn được trang bị thêm cường kích Su-22, Su-27SK/UBK và Su-27PU, trực thăng săn ngầm Ka-25, Ka-28/32, thủy phi cơ săn ngầm Beriev Be-12, vận tải cơ hạng nhẹ Antonov An-2.

Hiện nay, sư đoàn được trang bị: Máy bay tiêm kích Su-27SK, Máy bay tiêm kích bom Su-22M4; Trực thăng Mi-8, Mi-17; Mi-171 và niêm cất Máy bay tiêm kích MiG-21.