* 配合1954年簽訂的《[[中美共同防禦條約]]》，成立了[[美軍協防台灣司令部]]（USTDC），{{link-en|美國空軍第12戰鬥轟炸機中隊|12th Fighter-Bomber Squadron}}（12th FBS）從1955年1月27日至2月19日，1955年9月3日至11月30日部屬至台南空軍基地，配備[[F-86軍刀戰鬥機|F-86F軍刀戰鬥機]]，1955年3月3日至4月2日，{{link-en|美國空軍第26戰鬥攔截機中隊|26th Fighter-Interceptor Squadron}}（26th FIS）也部署至台南基地。{{link-en|美國空軍第24戰術導彈中隊|24th Tactical Missile Squadron}}（24th TMS）在1957年5月7日進駐臺南機場，配備射程高達1,130公里的[[MGM-1飛彈|MGM-1屠牛士飛彈]]，可以打擊中國東南沿海重要軍事設施，於10月佈署完成，每個中隊共有6個發射架、配備25枚飛彈，每個發射架有2個發射小隊。1956年11月，{{link-en|美國空軍第336日間戰鬥機中隊|336th Fighter-Day Squadron}}（26th FDS）也部署至台南基地<ref>{{cite web|url=https://taipeiairstation.blogspot.com/2011/09/history-of-us-air-force-in-taiwan-part_28.html|title=History of the US Air Force in Taiwan 1955 - 1956|publisher=Taipei Air Station|accessdate=|archive-date=2021-10-28|archive-url=https://web.archive.org/web/20211028233520/http://taipeiairstation.blogspot.com/2011/09/history-of-us-air-force-in-taiwan-part_28.html|dead-url=no}}</ref>。 *1957年10月20日，美國空軍第6200空軍基地聯隊（6200th Air Base Wing）在台南空軍基地編成，以對進駐的美軍單位提供各項後勤支援，而同樣配備[[MGM-1飛彈|屠牛士飛彈]]的{{link-en|美國空軍第17戰術導彈中隊|17th Tactical Missile Squadron}}也在該年11月完成在臺南機場的佈署，8月18日，第6200空軍基地聯隊（6200th Air Base Wing ; 6200th ABW）轉移至[[克拉克空軍基地]]（Clark Air Base），由第6214戰術大隊（6214th Tactical Group ; 6214th TACG）<ref>{{cite web|url=http://www.airforcehistoryindex.org/data/000/436/560.xml|title=Charged with responsibility for logistic and administrative support for units on Taiwan|publisher=Air Force History Index live|accessdate=|archive-date=2021-12-24|archive-url=https://web.archive.org/web/20211224180900/http://www.airforcehistoryindex.org/data/000/436/560.xml|dead-url=no}}</ref>接替。 *1958年，[[美國陸軍工程兵團]]的第802工兵航空營（802nd Engineer Aviation Battalion）A連，部署至台南空軍基地，進行基礎設施工作、建造新建築以及鋪設新的混凝土跑道<ref>{{cite web|url= https://www.taipeiairstation.com/index_files/Page2707.htm|title= Tainan Air Base—1958|publisher= Taipei Air Station|accessdate= |archive-date= 2016-08-12|archive-url= https://web.archive.org/web/20160812014809/http://taipeiairstation.com/index_files/Page2707.htm|dead-url= no}}</ref><ref>{{cite web|url=http://taipeiairstation.blogspot.com/2008/12/big-construction-projects-in-tainan.html|title=Big Construction Projects in the Tainan Area 1958|publisher=Taipei Air Station|accessdate=|archive-date=2021-09-16|archive-url=https://web.archive.org/web/20210916134852/http://taipeiairstation.blogspot.com/2008/12/big-construction-projects-in-tainan.html|dead-url=no}}</ref>。 *1958年7月8日後第17戰術導彈中隊撤離，改由為{{link-en|美國空軍第868導彈訓練中隊|868th Tactical Missile Squadron|美國空軍第868戰術導彈中隊}}（868th TMS）<ref>{{cite web|url=http://www.airforcehistoryindex.org/data/000/425/398.xml|title=LOCATION: TAINAN AIR STATION, TAIWAN. MISSION: DETROY ENEMY SURFACE TARGETS WITHIN THE OPERATIONAL RANGE OF THE WEAPON SYSTEM.|access-date=1962-01-01|archive-date=2021-07-31|archive-url=https://web.archive.org/web/20210731080001/http://www.airforcehistoryindex.org/data/000/425/398.xml|dead-url=no}}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.airforcehistoryindex.org/data/001/117/944.xml|title=** GROUP/0588/TACTICAL MISSILE ** TAINAN AIR BASE PLANNING ** PROJECT STRONGBOX ** PROJECT SEAWEED ** KINMEN CRISIS **|publisher=US Air Force History Index|access-date=|archive-date=2021-07-31|archive-url=https://web.archive.org/web/20210731075959/http://www.airforcehistoryindex.org/data/001/117/944.xml|dead-url=no}}</ref>，除了繼續駐在臺南空軍基地之外，也改為配備核彈頭的TM-61C版本，在[[八二三砲戰]]期間對於[[解放軍]]產生了一定的嚇阻作用，直到1962年3月25日時[[MGM-1飛彈|屠牛士飛彈]]才撤離<ref>{{Cite web|url=http://taipeiairstation.blogspot.com/2012/02/history-of-us-air-force-in-taiwan-part_16.html|title=History of the US Air Force in Taiwan 1962|website=taipeiairstation.blogspot.co.nz|access-date=2017-10-11|archive-date=2021-03-09|archive-url=https://web.archive.org/web/20210309062525/http://taipeiairstation.blogspot.com/2012/02/history-of-us-air-force-in-taiwan-part_16.html|dead-url=no}}</ref>。另外美軍曾於1958年2月25日在臺南機場興建{{link-en|Mk 7核彈|Mark 7 nuclear bomb}}儲藏庫，當時空軍設置的是獨立的彈藥庫，於是核彈等重要軍備也由美軍第6214保安憲兵中隊（6214th Security Police Squadron）約百人自己看守，艾森豪於1960年開始在臺灣佈署原子彈，後於1974年7月底時撤走{{r|蕭}} 。 *[[宋楚瑜]]曾於其著作中提及，美軍在台灣佈署的原子彈前後共分成兩種，一種是裝在地對地的屠牛士導彈上，後來的另一種則是可吊掛在[[F-100超級軍刀戰鬥機]]或[[F-4幽靈II戰鬥機]]上的戰術型核彈{{r|修}} ，根據美國冷戰後解密的檔案，臺南機場具體核彈的數量為12枚，MK-7戰術核彈的投擲任務由{{link-en|第405戰鬥機聯隊|405th Fighter Wing}}<ref>{{cite web|url=http://www.airforcehistoryindex.org/data/000/457/648.xml|title=Includes unit history report for detachment 1 of 405 Fighter Wing. (Detachment 1 was stationed at Tainan Air Base, Taiwan.)|publisher=Air Force History Index live|accessdate=07-01-1971|archive-date=2021-07-28|archive-url=https://web.archive.org/web/20210728074508/http://www.airforcehistoryindex.org/data/000/457/648.xml|dead-url=no}}</ref>派駐台南基地的第1分遣隊（Detachment 1）負責，台南空軍基地的美國空軍分遣隊共配屬4架戰鬥機、6名飛行員和相關人員。4架待命機中有2架負責核子打擊任務，日夜都保持4名飛行員警戒待命，2名休息的狀態 <ref>{{Cite web|url=http://taipeiairstation.blogspot.com/2011/10/history-of-us-air-force-in-taiwan-part_30.html|title=History of the US Air Force in Taiwan 1959|website=taipeiairstation.blogspot.co.nz|access-date=2017-10-11|archive-date=2021-02-03|archive-url=https://web.archive.org/web/20210203121710/http://taipeiairstation.blogspot.com/2011/10/history-of-us-air-force-in-taiwan-part_30.html|dead-url=no}}</ref>。 *[[美國海軍陸戰隊]]部屬於[[日本]][[岩國基地]]的{{link-en|美國海軍陸戰隊第314攻擊中隊|VMFA-314}}及{{link-en|美國海軍陸戰隊第323攻擊中隊|VMFA-323}}曾於1966年5月13日至7月21日間部署至台南空軍基地，使用[[F-4幽靈II戰鬥機|F-4B戰鬥機]]。

*1966年2月8日，第6214戰術大隊（6214th Tactical Group）更名為第6214戰鬥支援大隊（6214th Combat Support Group ; 6214th CSG）<ref>{{cite web|url=http://www.airforcehistoryindex.org/data/000/445/309.xml|title=6214 COMBAT SUPPORT GROUP 01-01-1966|publisher=Air Force History Index live|accessdate=|archive-date=2021-07-15|archive-url=https://web.archive.org/web/20210715102158/http://www.airforcehistoryindex.org/data/000/445/309.xml|dead-url=no}}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.airforcehistoryindex.org/display.php?irisnum=445312&p=y|title=GROUP/6214/COMBAT SUPPORT|publisher=Air Force History Index live|accessdate=10-01-1967|archive-date=2021-07-13|archive-url=https://web.archive.org/web/20210713110641/http://www.airforcehistoryindex.org/display.php?irisnum=445312&p=y|dead-url=no}}</ref>。 *1966年6月10日-1969年12月15日，美國空軍{{link-en|第509戰鬥攔截機中隊|509th Fighter-Interceptor Squadron}}從菲律賓[[克拉克空軍基地]]（Clark AB）定期以臨時任務（TDY）形式部署[[F-102三角劍戰鬥機|F/TF-102A三角劍戰鬥機]]至台南空軍基地，負責[[台灣海峽]]的防空攔截及例行性偵巡任務。  * 另外美空軍{{link-en|美國空軍第405戰鬥機聯隊|405th Fighter Wing|405戰鬥機聯隊}}曾在1959年12月到1967年8月派遣配備[[F-100超級軍刀戰鬥機|F-100D超級軍刀戰鬥機]]的{{link-en|美國空軍第510戰鬥機中隊|510th Tactical Fighter Squadron|510戰術戰鬥機中隊}}下屬單位進駐臺南機場，之後改由從菲律賓[[克拉克空軍基地]]（Clark AB）調來配備[[F-4幽靈II戰鬥機|F-4D]]的{{link-en|美國空軍第523戰術戰鬥機中隊|523d Tactical Fighter Squadron}}接替{{r|蕭}} ，美軍駐台南空軍基地的戰鬥機部隊與清泉崗基地不同，台南基地負責核打擊，清泉崗基地負責空優。

*1972年6月6日，第523戰術戰鬥機中隊（523rd Tactical Fighter Squadron）部署在泰國{{Link-en|烏隆泰國皇家空軍基地|Udorn Royal Thai Air Force Base}}一架F-4D（66-6232），飛往[[越南民主共和國|北越]]{{Link-en|安沛空軍基地|Yên Bái Air Base}}附近執行戰鬥空中巡邏（CAP）時，被[[SA-2飛彈|S-75飛彈]]擊中，僚機沒有觀測到彈射跳傘，前座飛官詹姆斯·艾倫·福勒（LTC James Alan Fowler）[[中校]]<ref>{{cite web|url=http://www.virtualwall.org/df/FowlerJA01a.htm|title=LTC James Fowler|work=The Virtual Wall|accessdate=25 July 2012|archive-date=2022-09-30|archive-url=https://web.archive.org/web/20220930043906/http://www.virtualwall.org/df/FowlerJA01a.htm|dead-url=no}}</ref>及後座雷達攔截官（RIO）約翰·韋恩·瑟爾（CAPT John Wayne Seuell）[[上尉]] <ref>{{cite web|url=http://www.virtualwall.org/ds/SeuellJW01a.htm|title=CAPT John Wayne Seuell|work=The Virtual Wall|accessdate=25 July 2012|archive-date=2022-09-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20220927150417/http://www.virtualwall.org/ds/SeuellJW01a.htm|dead-url=no}}</ref>[[任務中失蹤|失蹤]]。 *1974年7月31日，美國空軍將{{link-en|MK-7核彈|Mark 7 nuclear bomb}}撤離台南空軍基地後，駐台南基地的美軍第6214戰鬥支援大隊（6214th Combat Support Group）更名為第6214空軍基地大隊（6214th Air Base Group）<ref>{{cite web |url= http://www.airforcehistoryindex.org/data/001/005/935.xml |title= Abstract (Unclassified), History 6214 Air Base Squadron Oct–Dec 1974 (Secret) |publisher= Air Force History Index live |accessdate= |archive archive-date= 2016-04-18 |archive-url= https://web.archive.org/web/20160418205353/http://www.airforcehistoryindex.org/data/001/005/935.xml |dead-url= no }} (Redesignation of 6214 Air Base Group as 6214 Air Base Squadron)</ref>，下轄中隊數量縮編為4個，分別為第6214彈藥維護中隊（6214th Munitions Maintenance Squadron）、第6214空軍基地中隊（6214th Air Base Squadron）、第6214保安憲兵中隊（6214th Security Police Squadron）以及位於[[澎湖]]拱北山的第2128通信中隊（2128th Communications Squadron）。1974年9月30日，第2128通信中隊（2128th Communications Squadron）解編<ref>{{cite web|url=http://www.airforcehistoryindex.org/data/001/004/788.xml|title=HISTORIES OF 2128CS (K-SQ-COM-2128-HI).|publisher=Air Force History Index live|accessdate=|archive-date=2021-10-24|archive-url=https://web.archive.org/web/20211024164133/http://www.airforcehistoryindex.org/data/001/004/788.xml|dead-url=no}}</ref>。 *1974年12月1日，第6214空軍基地大隊（6214th Air Base Group）降編為第6214空軍基地中隊（6214th Air Base Squadron ; 6214th ABS）<ref>{{cite web|url=http://www.airforcehistoryindex.org/data/001/005/935.xml|title=6214ABG REDESIGNATED 6214ABS, 1 DEC 74.|publisher=Air Force History Index live|accessdate=|archive-date=2016-04-18|archive-url=https://web.archive.org/web/20160418205353/http://www.airforcehistoryindex.org/data/001/005/935.xml|dead-url=no}}</ref>，駐紮於澎湖馬公空軍基地及拱北山雷達站的美軍於1975年6月全數撤出。 *1975年5月31日，美國空軍第6214空軍基地中隊（6214th Air Base Squadron）於台南空軍基地解散<ref>{{cite web|url=http://www.airforcehistoryindex.org/data/001/006/400.xml|title=SQUADRON/6214/AIR BASE INACTIVATED 31 MAY 75|publisher=Air Force History Index live|accessdate=|archive-date=2021-07-13|archive-url=https://web.archive.org/web/20210713111903/http://www.airforcehistoryindex.org/data/001/006/400.xml|dead-url=no}}</ref>，此後，美國空軍於台南空軍基地的駐留人員剩下75人，1977年減少至20人。 *[[越南戰爭]]期間台南基地的亞洲航空也是美國軍機重要的維修站。據曾以[[美國空軍]]尉官身分派駐臺南基地服役的[[美國國務院|國務院]][[外交官]]梁昊（{{lang|en|Howard H. Lange}}）所述，臺南基地亞航維修站的保修機種包含了越南戰場歸來的[[F-105雷公戰鬥機]]、[[F-100超級軍刀戰鬥機]]、[[F-4幽靈II戰鬥機]]、[[A-6闖入者式攻擊機]]、[[C-46運輸機]]及[[民航空運公司]]所屬的[[康維爾880]]等<ref name="ADST梁昊">{{Cite web |title=Foreign Affairs Oral History Project: HOWARD H. LANGE |publisher={{Link-en|外交官研究訓練協會|The Association for Diplomatic Studies and Training|The Association for Diplomatic Studies and Training (ADST)}} |url=https://www.adst.org/OH%20TOCs/Lange,%20Howard%20H.toc.pdf |date=2000-06-20 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20190427143541/https://www.adst.org/OH%20TOCs/Lange,%20Howard%20H.toc.pdf |archivedate=2019-04-27 |page=12 |access-date=2020-09-02 |dead-url=no }}</ref>。在此期間，已經為了12,000多架的美國空軍軍機提供維修服務，並為其中8,000戰機的發動機進行了改裝，1973年美國從越南撤軍後至1979年斷交前，也有部分[[駐日美軍]]及[[駐韓美軍]]的[[F-4幽靈II戰鬥機]]前來維修。