区空军长期担负辖区内防空作战任务。1971年12月30日，空军航空兵第五师团长杨国祥驾机执行空投原子弹试验任务时，投弹系统发生故障，在地面指挥员指挥下，杨国祥驾机载弹安全着陆。排除故障后，杨国祥于1972年1月7日空投原子弹试验成功。济南军区空军部队遂行黄河炸凌防洪、唐山抗震救灾、抢救遭黄河水围困的胜利油田、青岛黄岛油库灭火、飞播造林、人工增雨，以及援建徐州观音机场、胜利油田机场等。2016年1月至2月，在深化国防和军队改革中，撤销各大军区，成立战区。原济南军区空军部队转隶3个战区，被调整到10个单位。