初期的防空部隊
在解放戰爭時期，中國人民解放軍就陸續組建了一些高射炮部隊，以抵禦國民黨軍的空襲。1948年8月，中共中央軍委提出了對城市、要地實行積極防空的方針。遵照這一方針，中國人民解放軍加強了防空部隊的建設。從1949年4月起，中國人民解放軍以各野戰軍高炮部隊為基礎，先後在華北、華東、東北等地建立了幾個地區性的防空司令部。截至1949年底，中國人民解放軍已組建了近20個高射炮團，分別部署在北京、上海、瀋陽、撫順、南京、長沙、武漢等大中城市。
組建
韓戰爆發前後，為加強對主要城市和工業區的防空，防止國民黨軍的轟炸襲擾，中國人民解放軍又在各主要城市和工業區相繼設立了一些防空司令部。期間，為統一對防空部隊的領導與加強國土防空建設，中央軍委於1950年9月7日決定組建國土防空部隊的領導機關——中國人民解放軍防空司令部。同年12月16日，中國人民解放軍防空司令部在北京成立，隸屬中央軍委領導，周士第任司令員，鍾赤兵任政治委員，譚家述任副司令員兼參謀長。此時，中國人民解放軍的防空部隊還是作為陸軍的一個兵種來建設的。
中國人民志願軍入朝參加抗美援朝戰爭後，中國人民解放軍的一部分防空部隊先後加入中國人民志願軍，開赴朝鮮參加作戰，並取得了輝煌的戰果。據統計，在整個抗美援朝作戰期間，中國人民志願軍防空部隊共作戰1萬餘次，擊落敵機400多架，擊傷敵機1500多架，對掩護朝鮮後方交通線和重要軍事、工業目標，配合其他部隊作戰，起了重要作用。與此同時，中國人民解放軍防空部隊按照邊打邊建的原則，由單一的城防高炮部隊逐漸發展為包括探照燈、雷達、通信等諸兵種合成的部隊。空軍殲擊航空兵部隊在執行防空作戰任務時亦歸防空司令部統一指揮，這樣就初步形成了一個比較完整的國土防空作戰體系。
1953年秋季，中國人民解放軍防空部隊在華北地區進行防空戰役演練，開始以軍事訓練為中心的正規化建設。1955年3月，中央軍委決定將中國人民解放軍防空部隊的番號總稱定名為防空軍，將防空部隊由陸軍的一個兵種上升到一個獨立的軍種，與陸軍、海軍、空軍、公安軍處在同一個平台上。同年8月，中國人民解放軍防空部隊正式改稱中國人民解放軍防空軍。時任中國人民解放軍副總參謀長、北京軍區司令員兼京津衛戍區司令員的楊成武兼任司令員，成鈞、譚家述任副司令員，谷景生任副政治委員兼政治部主任，成鈞兼任參謀長。在防空軍成立的同時，還組建了防空軍第1軍，接著又組建了3個防空師。
中國人民解放軍防空軍成立後，認真貫徹中央軍委加強防空建設的方針，一方面繼續組建新的防空軍部隊，一方面注重加強防空軍部隊的自身建設，同時還積極向蘇聯方面學習防空軍建設的先進經驗，請蘇聯防空軍專家來中國幫助建設防空軍指揮所，改進中國人民解放軍的防空系統。另外，還從蘇聯引進了一批較為先進的高射炮系統，以提高防空軍部隊的作戰能力。據有關資料統計，從1955年8月至1957年5月，中國人民解放軍防空軍共組建有4個大軍區防空軍領導機構、1個防空軍軍部、11個高炮師師部、32個高炮團、6個探照燈團、25個雷達團、5個通信團又1個通信營。學校訓練也初步形成體系，先後建立了高級防空、高射炮兵、防空、雷達、技術等9所學校。部隊、學校總計近15萬人，在共和國的藍天築起了一道銅牆鐵壁。
撤銷
1957年1月，中央軍委在北京召開擴大會議，決定對全軍實行精簡整編。會議通過了《關於裁減軍隊數量加強質量的決定》。鑒於當時空軍、防空軍兩個軍種的任務相似，機構重疊，不便於指揮協同等情況，中央軍委決定防空軍與空軍合併為一個軍種，建立空防合一的新體制。同年5月17日，中國人民解放軍空軍和防空軍正式合署辦公。此後，防空軍的幹部大部分合併到空軍，一部分分配到國防科委工作。7月26日，中國國防部發布命令，正式宣布撤銷防空軍的番號。從此，防空軍作為中國人民解放軍的一個軍種已不復存在。
從1950年9月中國人民解放軍防空司令部組建到1957年5月的近7年時間裡，中國人民解放軍防空部隊在保衛社會主義的建設中，共進行防空作戰500餘次，擊落敵機40餘架，擊傷敵機130多架，若加上抗美援朝戰爭期間的戰績統計，則中國人民解放軍防空部隊共對空作戰1.05萬餘次，擊落、擊傷敵機2100多架，有效地抗擊了國內外敵人的空襲和空中偵察、騷擾活動，為保衛國家的政治經濟中心、工業基地、交通樞紐和海軍空軍基地等重要目標做出了重要貢獻。
