Trải qua 50 năm xây dựng và phát triển, Quân chủng PK-KQ được đầu tư trang bị những khí tài hiện đại, đảm bảo thực hiện tốt nhiệm vụ bảo vệ Tổ quốc.

Ngày 7/1/1965, Trung đoàn phòng không 236 (Đoàn Sông Đà) được thành lập. Đây là Trung đoàn tên lửa phòng không đầu tiên thuộc Bộ Tư lệnh Phòng không – Không quân. Đến tháng 3/1965, đơn vị tên lửa này tiếp nhận hệ thống tên lửa phòng không S-75 (SA-2) cùng toàn bộ trang bị khí tài đi kèm. Đến ngày 24/7/1965, Trung đoàn xuất trận bắn rơi tại chỗ một chiếc F-4C của Mỹ.

Đến cuối năm 1965, Liên Xô tiếp tục viện trợ cho Việt Nam một số tiêm kích MiG-21. Đây được xem là tiêm kích hiện đại nhất lúc đó. Những phi công xuất sắc của Việt Nam trên những đôi cánh nhanh nhẹn của MiG-21 đã góp phần quan trọng trong việc bẻ gãy các cuộc tập kích đường không của Không quân Mỹ mà đỉnh cao là chiến dịch Điện Biên Phủ trên không năm 1972.

Cuối năm 1972, Việt Nam được Liên Xô viện trợ hệ thống tên lửa phòng không tầm trung S-125 (SA-3). Hệ thống tên lửa này đã bỏ lỡ cơ hội tham chiến cùng các máy bay của Không quân Mỹ trong chiến dịch Điện Biên Phủ trên không. Hiện nay, S-125 được nâng cấp lên các tiêu chuẩn hiện đại với 4 đạn tên lửa/bệ phóng. Tới thời điểm hiện tại, đây vẫn là hệ thống phòng không chủ lực của Quân chủng PK-KQ.

Năm 1979, Không quân Việt Nam được Liên Xô viện trợ cho một số lượng máy bay cường kích Su-22M (biến thể xuất khẩu của Su-17). Hiện nay, Su-22 được nâng cấp lên các tiêu chuẩn hiện đại và đây là lực lượng quan trọng trong việc bảo vệ chủ quyền biển đảo.

Năm 1994 đánh dấu một sự chuyển mình quan trọng của Không quân nhân dân Việt Nam với việc biên chế các kích hiện đại Su-27. Đây được xem là bước mở đầu cho quá trình hiện đại hóa của Quân chủng PK-KQ. Hiện nay có khoảng 9 chiếc Su-27SK và 3 chiếc Su-27UBK đang hoạt động trong biên chế.

Năm 2003, Việt Nam ký hợp đồng mua 4 chiếc tiêm kích thế hệ 4+ Su-30MK2 biến thể phát triển nâng cấp từ Su-27SK. Đây là những tiêm kích hiện đại nhất của Không quân Nhân dân Việt Nam. Su-30MK2 là tiêm kích đa năng có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ cùng lúc. Tính đến năm 2013, Việt Nam có trong biên chế 24 chiếc tiêm kích Su-30MK2. Nếu tính cả những hợp đồng đã ký nhưng chưa được chuyển giao, Việt Nam sẽ có khoảng 36 chiếc Su-30MK2. Đây là lực lượng át chủ bài trong chiến lược bảo vệ biển đảo cũng như sự toàn vẹn lãnh thổ Việt Nam.

Năm 2005, Quân chủng PK-PQ chính thức sở hữu loại tên lửa phòng không tầm xa S-300PMU1. Đây là hệ thống được đánh giá hiện đại hàng đầu thế giới hiện nay. Hệ thống S-300PMU1 có thể tiêu diệt tất cả các mục tiêu đường không trong phạm vi 150 km và tầm cao 27 km. Hiện nay, Việt Nam là quốc gia duy nhất ở khu vực sở hữu hệ thống phòng không tối tân này.

Năm 2009, một tin vui đã đến với Việt Nam khi lực lượng radar cảnh giới Binh chủng radar, Quân chủng PK-KQ sở hữu hệ thống trinh sát điện tử thụ động Kolchuga của Ukraine. Đây được xem là hệ thống chuyên phát hiện máy bay tàng hình tối tân nhất thế giới hiện nay. Sự có mặt của hệ thống này được ví như đôi mắt thần dõi theo những mục tiêu dẫn đường cho các hệ thống vũ khí khác tiêu diệt bất kỳ mục tiêu nào xâm phạm bầu trời Tổ quốc.