Rebels bröt sig in i Taftanaz bas i nordvästra Idlib provinsen men drevs tillbaka av armén, rebell källor och statliga medier sade.
Enligt rapporter var Aleppo flygplats också under belägring, och har varit stängd sedan tisdag på grund av upprepade attacker.
Angreppen kommer en dag efter det att en FN - undersökning visade att 60.000 människor hade dött i Syrien.
I en undersökning som FN:s kommissionsledamot med ansvar för mänskliga rättigheter Navi Pillay beställt drogs slutsatsen att 59648 dödsfall hade inträffat mellan februari 2011 och november 2012, och denna siffra skulle nu ha stigit över 60 000.
Hon beskrev blodsutgjutelsen som "helt chockerande".
De syriska oppositionsgrupperna hade tidigare uppskattat att 45.000 människor hade dödats.
Anfallet på Taftanaz började på onsdag, med rebeller bryta sig in i basen och detonera en bilbomb inne i området.
Obekräftade rapporter sa att de hade förstört ett jaktplan och en helikopter.
Ytterligare attacker följde på torsdag morgon, men enligt rapporter har rebellerna nu tvingats dra sig tillbaka. Flera försök att ta anläggningen under de senaste månaderna har misslyckats.
Den statliga nyhetsbyrån Sana sa att regeringsstyrkorna hade "avvisat terroristernas försök att attackera flygplatsen" och orsakat stora förluster.
Fler sammandrabbningar rapporterades i Damaskus förorter, där regeringstrupper försökte fånga Daraya.
Man slogs också runt staden och flygplatsen i Deir Ezzor.
Under tiden har den amerikanska frilansjournalisten James Foley på onsdag meddelat att han hade försvunnit nära Taftanaz för mer än en månad sedan, kort efter ankomsten till Syrien.
De hade tidigare bett media att inte anmäla hans bortförande.
Foley, 39 år, beskrivs som en erfaren krigsreporter. Han fängslades av libyska regeringsstyrkor i sex veckor i april 2011 samtidigt som han täckte den konflikten.
Kraftiga strider äger rum på några norra syriska flygplatser, när rebeller försöker neutralisera regeringens överväldigande flygfördel.