旧陸軍における航空兵科、兵種としての飛行兵に相当する。各種航空機を用いて地上部隊の支援を行う。職種徽章は、回転翼（航空科の主装備たるヘリコプターを表す）を中央に配した盾を中心にして、その両側に翼を配したもの。職種学校: 陸上自衛隊航空学校
2006年は9月10日に一軍昇格し、対広島東洋カープ戦でプロ初登板し1回1/3を無失点、9月18日の対横浜DeNAベイスターズ戦で5回2失点で初勝利。日本シリーズにも中継ぎとして登板する。2007年はファーム日本選手権で最優秀選手賞、ドミニカ共和国のウィンターリーグに参加し、帰国後の12月16日に結婚。2008年、オープン戦で3試合15イニングを無失点に抑え、初の開幕一軍入り。4月6日の対東京ヤクルトスワローズ戦で初完投・初完封勝利。4月13日の広島戦で被安打11ながら連続完封する。開幕からの連続無失点イニングを24回2／3まで伸ばし、8連勝はチームタイ記録。また、同シーズンはウエスタン・リーグの開幕投手を務めた。一時期はチーム事情からセットアッパーに回ったが、右肩の故障によりチームから一時離脱、出場が決まっていたオールスターゲームは出場を辞退した。肩痛が癒えた夏以降は再び先発ローテーションに戻り、このシーズンは10勝を記録した。また、シーズン通算2完封はコルビー・ルイス（広島）と並びセ・リーグ最多であった。2009年は先発ローテーション入りし、4月4日の対横浜ベイスターズ戦でシーズン初先発を95球完封勝利、前半戦最後の登板となった7月18日の対横浜戦で、シーズン10勝目・4度目の完封勝利。オールスターゲームに監督推薦で選出され、第二戦に登板するが敗戦投手となる。後半戦は10月3日の対横浜戦で16勝目、最終的に館山昌平（ヤクルト）と共に16勝で最多勝利。防御率も1.996（同僚のチェンに次ぐリーグ2位）、シーズン通算4完封はチェン、涌井秀章（埼玉西武ライオンズ）と並び両リーグ最多、無四球試合3試合は両リーグ通じて単独最多。2010年、自身初の開幕投手（対広島戦）を務め、6回3失点で敗戦投手となる。巨人相手に5勝するなど3年連続二桁勝利。CSファイナルステージでは第二戦に、日本シリーズでは初戦に先発し1敗。2011年、前年に痛めた肘を2度手術した影響でシーズン開幕には間に合わなかったが、一軍合流後は活躍し、オールスターゲームにも監督推薦で選出され、9月には自身初の月間MVPを獲得。最終的に内海哲也（巨人）と並ぶ18勝を挙げ2度目の最多勝を獲得し、4年連続の二桁勝利となった。防御率も1.65と自身2度目の防御率1点台を記録し、初の最優秀防御率のタイトルも獲得した。さらに、谷繁元信と共に、自身初の最優秀バッテリー賞も受賞した。その他、最高勝率（.857）、最多完封（3完封）、最多無四球試合（3試合）も達成している。ヤクルトとのクライマックスシリーズファイナルステージでは、11月2日の第1戦に先発し7回1/3を投げて1失点で勝利。中日が日本シリーズ進出を決めた11月6日の第5戦にも中3日で再び先発し、館山昌平とのエース対決を制し、8回を投げて無失点で同シリーズ2勝目を挙げた。防御率も0.59で、クライマックスシリーズMVPを受賞した。落合監督も、試合後の優勝監督インタビューの中で、「（監督に）就任してから、吉見のこんないいピッチングを見たのは初めてで素晴らしかった」と絶賛した。日本シリーズでは第2戦に先発、6回1/3を1失点で勝敗つかず、第6戦でも先発し7回2/3を1失点で勝利投手となり、敢闘選手賞を受賞。2012年、選手会長に就任。2年ぶり2度目の開幕投手を務めた。開幕戦は2年前の開幕戦で投げ負けた前田健太との投げ合いだったが、途中までノーヒットノーランという快投を見せ、自身初の開幕戦勝利投手となった。5月2日から6月16日まで左脚大腿二頭筋挫傷により登録抹消、また9月19日からリーグ戦終了の10月5日まで右肘の肘頭骨棘骨折により再度抹消となり、2ヶ月以上を二軍で過ごし規定投球回に満たなかったものの、自身初のシーズン最多完投勝利、4度目の最多完封、3度目の最多無四球試合を達成した。また、中日では星野仙一以来となる5年連続二桁勝利も達成した。オフの12月4日に、第3回WBC日本代表候補選手34人が発表され候補入りした。2013年、開幕前に、手術した右肘の状態が思わしくなく第3回WBC日本代表を辞退した。シーズンでは2年連続で開幕投手を務め（対DeNA戦）、7回1失点に抑え、勝利投手の権利を持って降板したが、後続が打たれたため勝ち負けは付かなかった。その後は右肘の張りによる2度の登録抹消を経て、6月4日に右肘内側側副靱帯の再建手術（トミー・ジョン手術）と右肘関節内クリーニング手術を受け、そのままシーズンを終えた。2014年、7月8日の対ヤクルト戦で427日ぶりのマウンドに立ったが、安定感を欠き、3試合登板、0勝1敗に終わった。2015年、4月1日の対読売ジャイアンツ戦でマウンドに立ち、946日ぶりに勝利を飾った。その後中7－10日で使われ安定した投球を続けたが、試合中に再度右肘に違和感を感じ緊急降板。登録を抹消され再度手術となった。オフ（11月13日）の契約更改では今季の年俸が9900万円だったことを明かした上で、1000万円減（約10%）の8900万円で合意した2016年、開幕後まもなく先発ローテーション入りし、100球前後という球数制限を受けながらも21試合に先発。怪我なく6勝7敗でシーズンを終えた。2017年は3勝に留まった。2018年、8月11日に6年振りの無四球完封勝利を挙げた。