สนามบินถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2482 ซึ่งจำเป็นต้องรื้อถอนคฤหาสน์ Lyneham Court อาคารของ Cranley Farm และสนามเทนนิสของหมู่บ้าน สนามบินเองในตอนแรกเป็นพื้นที่ลงจอดที่เป็นสนามหญ้า แม้ว่ากองทัพอากาศอังกฤษจะวางแผนที่จะสร้างทางวิ่งที่เป็นพื้นแข็งก็ตาม โรงเก็บเครื่องบินและอาคารอื่นๆ กระจายอยู่ทั่วบริเวณเพื่อหลีกเลี่ยงการสร้างเป้าหมายขนาดใหญ่สำหรับศัตรูทางอากาศ^{[ 4 ]}

สถานีแห่งนี้เปิดทำการเมื่อวันที่ 18 พฤษภาคม 1940 ในชื่อหน่วยซ่อมบำรุงที่ 33 (33MU) โดยไม่มีพิธีการใดๆ และมีบุคลากรเพียงไม่กี่คน ในวันแรกของการปฏิบัติงาน มีการบันทึกจำนวนบุคลากรไว้ดังนี้ นายทหาร 4 นาย นายสิบ 1 นาย และพลเรือน 15 คน นอกจากนี้ยังมีการบันทึกยานพาหนะ 9 คัน ซึ่งรวมถึงรถแทรกเตอร์ 2 คัน รถพยาบาล 1 คัน และรถดับเพลิงครอสลีย์ 1 คัน สถานีแห่งนี้ไม่มีเครื่องบินจนกระทั่งสิ้นเดือน เมื่อเครื่องบินเดอ ฮาวิลแลนด์ ไทเกอร์ มอธและเครื่องบินแฟร์รีย์ อัลบาคอร์มาถึง

เครื่องบิน ลุฟท์วาฟเฟ่ลำเดียวโจมตีสถานีเมื่อวันที่ 19 กันยายน พ.ศ. 2483 โดยทิ้งระเบิดเพลิงและระเบิดแรงสูง 2 ลูก ก่อนที่จะกราดยิงส่วนหนึ่งของสนามบิน คนงานพลเรือน 5 คนเสียชีวิต^{[ 5 ]}

รันเวย์แรกของสนามบินไลน์แฮมถูกสร้างขึ้นในช่วงปี 1940 และ 1941 โดยรันเวย์ที่ยาวที่สุดมีความยาว4,375 ฟุต (1,334 เมตร)และอีก รันเวย์หนึ่งยาว 3,542 ฟุต (1,080 เมตร )ในช่วงหลายปีต่อมา รันเวย์ทั้งสองได้รับการขยายเพิ่มเติม และในปี 1943 รันเวย์แนวเหนือ-ใต้ที่มีความยาว 6,000 ฟุต (1,829 เมตร)ก็ได้เปิดใช้งานเช่นกัน      

เมื่อวันที่ 14 ตุลาคม 1942 ฝูงบินที่ 511 แห่งกองทัพอากาศอังกฤษ (511 Sqn) ก่อตั้งขึ้นจากฝูงบินที่ 1425 (การสื่อสาร) แห่งกองทัพอากาศอังกฤษที่ฐานทัพอากาศไลน์แฮม ฝูงบินนี้ยังคงปฏิบัติภารกิจของฝูงบินเดิม โดยทำการบินขนส่งไปยังยิบรอลตาร์ เป็นประจำ โดยใช้เครื่องบินConsolidated Liberatorและเพื่อขยายเส้นทางจากยิบรอลตาร์ไปยังมอลตา ฝูงบินนี้ยังใช้เครื่องบินArmstrong Whitworth Albemarleด้วย เมื่อสงครามดำเนินไป ฝูงบิน 511 ได้ขยายบทบาทการขนส่งระยะไกลและเป็นฝูงบินแรกที่ใช้เครื่องบินAvro York (เครื่องบินขนส่งที่ดัดแปลงมาจากAvro Lancaster ) ในตอนแรก เครื่องบิน Liberator และ York ถูกใช้งานแยกกันเป็นฝูงบิน แต่ฝูงบิน Liberator ได้กลายเป็นฝูงบินที่ 246 แห่งกองทัพอากาศอังกฤษ (246 Sqn) ในปี 1944 ฝูงบินนี้ยังคงทำการบินขนส่งกำลังพล โดยเฉพาะอย่างยิ่งระหว่างสหราชอาณาจักรและอินเดีย จนกระทั่งถูกยุบเมื่อวันที่ 7 ตุลาคม 1946

เนื่องจากการปฏิบัติการขนส่งทางอากาศในกองทัพอากาศอังกฤษ (RAF) เพิ่มมากขึ้น เมื่อเทียบกับการขนส่งทางอากาศแบบเดิมกองบัญชาการขนส่งจึงถูกจัดตั้งขึ้นในเดือนมีนาคม ค.ศ. 1943 โดยสนามบินไลน์แฮม (Lyneham) ในกลุ่มที่ 46 ของ RAFเป็นสนามบินหลักทางตอนใต้ นอกจากการส่งเครื่องบินของตนเองไปต่างประเทศแล้ว ไลน์แฮมยังทำหน้าที่เป็นสนามบินสำหรับการวางแผน การผ่านพิธีการทูต ศุลกากร และการบรรยายสรุปสำหรับเครื่องบินขนส่งจากสถานีอื่น ๆ ที่บินไปต่างประเทศ นอกจากนี้ยังให้บริการสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับเครื่องบินที่ถูกขนส่งไปต่างประเทศด้วย

ฝูงบินที่ 99 แห่งกองทัพอากาศอังกฤษ (99 Sqn) ก่อตั้งขึ้นใหม่เมื่อวันที่ 17 พฤศจิกายน 1945 ที่ฐานทัพอากาศไลน์แฮม โดยใช้เครื่องบินรุ่นยอร์ค และต่อมาได้เข้าร่วมปฏิบัติการขนส่งทางอากาศไปยังเบอร์ลิน ฝูงบิน นี้ยังคงทำหน้าที่ขนส่งต่อไปโดยใช้เครื่องบินแฮนด์ลีย์ เพจ เฮสติงส์และ ต่อมาใช้ เครื่องบินบริสตอล บริแทนเนียตั้งแต่ปี 1959 ถึง 1976 ฝูงบินที่ 99 ถูกยุบในปี 1976 ตามนโยบายกลาโหมปี 1974ฝูงบินนี้ก่อตั้งขึ้นใหม่ในปี 2002 เพื่อปฏิบัติการด้วยเครื่องบินโบอิ้ง C-17 โกลบมาสเตอร์ III ของกองทัพอากาศอังกฤษ จาก ฐานทัพอากาศไบรซ์ นอ ร์ตัน

เมื่อวันที่ 16 ตุลาคม 1946 ฝูงบิน 511 ได้ถูกจัดตั้งขึ้นใหม่ในฐานะหน่วยปฏิบัติการที่ยอร์ก โดยยังคงทำการบินเส้นทางระยะไกลไปยังอินเดียและตะวันออกไกล จนกระทั่งเช่นเดียวกับฝูงบินขนส่งอื่นๆ อีกหลายแห่ง ฝูงบินนี้ได้เข้าไปมีส่วนร่วมในปฏิบัติการขนส่งทางอากาศไปยังเบอร์ลิน จากนั้นฝูงบินได้เปลี่ยนมาใช้เครื่องบินเฮสติงส์ และในปี 1957 ได้ย้ายไปร่วมกับหน่วยปฏิบัติการอื่นๆ ที่ใช้เครื่องบินเฮสติงส์ที่ฐานทัพอากาศโคเลิร์นหนึ่งปีต่อมา ฝูงบินได้ยุบเลิกและเปลี่ยนหมายเลขเป็นฝูงบินที่ 36 แห่งกองทัพอากาศอังกฤษ (36 Sqn) เมื่อวันที่ 1 กันยายน 1958

ในปี 1956 เมื่อเครื่องบินเดอ ฮาวิลแลนด์ โคเม็ต (de Havilland Comet)ซึ่งประจำการอยู่ในฝูงบินที่ 216 กองทัพอากาศอังกฤษ (216 Sqn) เข้ามาประจำการ รันเวย์หลักจึงถูกขยายจาก6,000 ฟุต (1,800 เมตร)เป็นความยาวปัจจุบันที่7,830 ฟุต (2,390 เมตร)การขยายรันเวย์นี้จำเป็นต้องรื้อถอนโรงเก็บเครื่องบินสองแห่งทางด้านทิศเหนือของสนามบิน และย้ายประตูทางเข้าหลักจากทางทิศเหนือไปทางทิศตะวันออกของสนามบินด้วย    

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2491 ไลน์แฮมกลายเป็นหนึ่งใน 18 สถานีที่ถูกกำหนดให้เป็นสนามบินกระจายกำลังสำหรับ กองกำลัง เครื่องบินทิ้งระเบิด V ของกองทัพอากาศอังกฤษ ซึ่งเป็นกองกำลังป้องปราม ทางนิวเคลียร์ พื้นที่กระจายกำลังที่เรียกว่า "สนามบินกระจายกำลัง" ถูกสร้างขึ้นเพื่อให้ เครื่องบิน Avro VulcanหรือHandley Page Victor จำนวน 4 ลำ สามารถปฏิบัติการจากฐานทัพที่แยกเป็นสัดส่วนภายในไลน์แฮมได้^{[ 6 ]}

ฝูงบิน 511 ได้รับการจัดตั้งขึ้นใหม่ที่ฐานทัพอากาศไลน์แฮมเมื่อวันที่ 15 ธันวาคม 1959 โดยเป็นฝูงบินที่สองที่ใช้เครื่องบินบริแทเนียในภารกิจขนส่งกำลังพลระยะไกล ฝูงบินย้ายออกจากฐานทัพอากาศไลน์แฮมไปยังฐานทัพอากาศไบรซ์นอร์ตันในเดือนมิถุนายน 1970 เนื่องจากไลน์แฮมกลายเป็นสนามบินสำหรับเครื่องบินล็อคฮีด C-130K เฮอร์คิวลิส รุ่นใหม่กว่า ฝูงบินถูกยุบเมื่อวันที่ 6 มกราคม 1976 เมื่อมีการตัดสินใจปลดประจำการเครื่องบินบริแทเนีย

ฝูงบินที่ 36 ของกองทัพอากาศอังกฤษ (RAF) ได้ก่อตั้งขึ้นใหม่ที่ฐานทัพอากาศไลน์แฮมในเดือนมิถุนายน ปี 1967 โดยใช้เครื่องบินขนส่ง C-130K Hercules รุ่นใหม่ และต่อมาในปีเดียวกัน ฝูงบินที่ 24 ของกองทัพอากาศอังกฤษ (RAF) ก็ได้ก่อตั้งขึ้นใหม่เช่นกัน บทบาทของไลน์แฮมในฐานะฐานขนส่งทางยุทธวิธีหลักของกองทัพอากาศอังกฤษได้รับการเน้นย้ำในเดือนกุมภาพันธ์ ปี 1971 เมื่อฝูงบินที่ 30และฝูงบินที่ 47ได้ย้ายมาจากฐานทัพอากาศแฟร์ฟอร์ดตามมาด้วยฝูงบินที่ 48จากฐานทัพอากาศเซเลทาร์ในสิงคโปร์ในเดือนกันยายน ทำให้มีฝูงบิน Hercules ทางยุทธวิธีทั้งหมด 5 ฝูงบินประจำการที่ไลน์แฮม รวมถึงฝูงบินขนส่งบุคคลสำคัญ Comet และในปี 1976 ฐานทัพแห่งนี้ได้กลายเป็นสนามบินปฏิบัติการที่ใหญ่ที่สุดของกองทัพอากาศอังกฤษ ด้วยการมาถึงของฝูงบินที่ 70 ของกองทัพอากาศอังกฤษ (RAF) (LXX Sqn) ซึ่งติดตั้งเครื่องบิน Hercules จากไซปรัส ทำให้จำนวนฝูงบินประจำการที่ฐานทัพแห่งนี้เพิ่มขึ้นเป็น 7 ฝูงบิน^{[ 7 ]}จำนวนกำลังพลลดลงเหลือห้าคนภายในปี 1978 เนื่องจากการยุบฝูงบินที่ 36 และ 48

ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2534 ฐานทัพอากาศ RAF Lyneham ตกเป็นเป้าสายตาของสื่อเมื่อจอห์น แมคคาร์ธี ถูกส่งตัวกลับจาก เลบานอนหลังจากถูกคุมขังเป็นเวลา 5 ปีมายังฐานทัพในวิลต์เชียร์ บุคคลที่มีชื่อเสียงคนอื่นๆ ก็ได้รับการปล่อยตัวผ่านฐานทัพอากาศ RAF Lyneham เช่นกัน รวมถึงเทอร์รี เวทและแจ็กกี้ แมนน์^{[ 8 ]}

ในปี พ.ศ. 2535 หน่วยฝึกอบรมปฏิบัติการที่ 242 กองทัพอากาศอังกฤษได้เปลี่ยนชื่อเป็น กองบินสำรองที่ 57 กองทัพอากาศอังกฤษและย้ายจากที่พักของนักบินเก่าไปยังอาคารใหม่ มีโครงการก่อสร้างอย่างต่อเนื่องตั้งแต่กลางทศวรรษที่ 1980 เพื่อปรับปรุงและทดแทนอาคารสถานีเดิม ซึ่งไม่ได้ออกแบบหรือสร้างขึ้นโดยคำนึงถึงอายุการใช้งานที่ยาวนานเช่นนี้ในปี พ.ศ. 2482 และทศวรรษที่ 1940 ^{[ 9 ]}

RAF Lyneham ได้รับ เครื่องบิน Lockheed Martin C-130J Herculesใหม่ลำแรกจากทั้งหมด 25 ลำเมื่อวันที่ 23 พฤศจิกายน 1999 ซึ่งจะถูกใช้งานโดยฝูงบินที่ XXIV และฝูงบินที่ 30 เครื่องบินรุ่น J ที่ใหม่กว่าได้ปฏิบัติงานควบคู่ไปกับเครื่องบิน C-130K Hercules ที่ได้รับการปรับปรุงใหม่จำนวน 29 ลำ ซึ่งใช้งานโดยฝูงบินที่ 47 ^{[ 10 ]}ฝูงบิน LXX ได้ยุติการปฏิบัติงานเมื่อวันที่ 8 กันยายน 2010 ^{[ 11 ]} แต่ได้ก่อตั้งขึ้นใหม่ในปี 2014 ที่ Brize Norton ในฐานะฝูงบิน Airbus A400M Atlasฝูงแรกตามมาด้วยฝูงบินที่ 47

กองบินปฏิบัติการพิเศษหมายเลข 38 (No. 38 Expeditionary Air Wing หรือ EAW)ก่อตั้งขึ้นที่ฐานทัพไลน์แฮมเมื่อวันที่ 1 เมษายน 2549 โดยรวบรวมบุคลากรส่วนใหญ่จากหน่วยที่ไม่จัดตั้งเป็นหน่วยเฉพาะกิจที่ประจำการอยู่ กองบิน EAW นี้ไม่รวมหน่วยบินที่ประจำการอยู่ หรือหน่วยเฉพาะกิจอื่นๆ เช่นกองบินแพทย์ยุทธวิธี (Tactical Medical Wing ) ผู้บัญชาการฐานทัพดำรงตำแหน่งควบคู่กันไปในฐานะผู้บังคับบัญชาของกองบินด้วย