В 1929 году в Москве было принято решение о создании в Щелкове новой летной испытательной базы союзного значения. Сюда из столицы перебазировался Научно-испытательный институт ВВС РККА (НИИ ВВС). Вскоре на возвышенности между деревнями Жарково, Кишкино и Хотово развернулось строительство огромного аэродрома. Предстояло вырубить большой лесной массив, выкорчевать пни, оставив ровное без ям и бугров летное поле. Чкаловский строился как испытательный аэродром НИИ ВВС, т.е. помимо самой большой в СССР БВПП там строились аэродинамические трубы, барокамеры, самолетные весы, опытный завод и другие научно-испытательные объекты.
Размах строительства Щелковского аэродрома был необычен. В нашей стране такая мощная авиационная база, предназначенная для проведения испытательных работ, создавалась впервые.
Проект предусматривал не только небывалые размеры летного поля и взлетно-посадочной полосы – первой бетонированной в СССР, но и необычно большое количество просторных ангаров и других многочисленных специфических объектов, каковые до сего времени ни на одном аэродроме не сооружались. Аэродром с ВПП в 800 м в Монино для тяжелых самолетов строило 31-е УВСР (Управление военностроительных работ) под командованием комбрига Маслова. В Монино комбригу-первостроителю поставлен бюст и одна из улиц получила его имя.
Бараки строителей Щелковского аэродрома тоже образовали поселок, названный потом Первомайским (Бахчиванджи), Щелково-4.
Завершение первого этапа строительства. В истории НИИ ВВС записано - строительство нового аэродрома в Щелкове завершилось осенью 1932 г. 30 октября начальник строительства комбриг П.Г. Алексеев (ранее командовал ВВС Ленинградского военного округа), доложил в Управление ВВС о готовности аэродрома принять самолеты авиабригады НИИ. Но ранее, в 1929- и до 20 ноября 1931 гг., Алексеев был еще под Ленинградом, командовал 20-й авиабригадой, а затем и всеми частями ВВС Ленинградского военного округа.
Полностью перебазирование института в Щелково было завершено в 1935 г. Длинная посадочная полоса была готова в 1934 г. специально для самолетов на Рекорды дальности (РД-1) АНТ-6. Почти одновременно со Щелковским аэродромом достроился аэродром для тяжелых самолетов ТБ-3 у железнодорожного разъезда Монино (1926).
Во второй половине 1933 г. было утверждено новое положение об Институте, согласно которому НИИ ВВС определялся как главный руководящий орган ВВС РККА по вопросам научно–исследовательской, опытной испытательной работы, по инструктированию строевых частей и школ ВВС при их переходе на новую технику. Начальниками Института в этот период были В.К. Лавров и В.С. Конарт (Коннэрт). Общее количество военнослужащих в Институте по состоянию на 1 декабря 1932 г. - 1210 человек, из них 112 человек летно-штурманского и 350 человек инженерно-технического состава. Кроме того, в Институте работало 763 человека вольнонаемных, из них 138 человек инженерно-технического состава и 374 человека рабочих. Подразделения Института, за исключением перебазированных в Чкаловскую авиабригады с авиапарком и опытного завода - мастерских, размещались в своих прежних помещениях в Москве. Общий переезд Института намечался на первую половину 1935 г. Ударное строительство шло интенсивно и к концу 1935 г. завершилось практически полностью. Штатный самолетный парк НИИ ВВС состоял из 67 самолетов типа ТБ-1, ТБ-3, ТБ-4, Р-5, Р-6, И-5 и У-2, в том числе, легких бомбардировщиков и разведчиков-31, одноместных истребителей-5, двухместных-6 и многоместных-5. За период 1933-1934 гг. в НИИ ВВС проведено 1096 испытаний, в том числе испытано 74 самолета, 8 моторов, 266 объектов спецоборудования и 394 объекта вооружения. Переучено на новую авиатехнику 419 летчиков. В этот период в НИИ ВВС впервые были проведены опыты по «дозаправке в воздухе» ТБ-1, Р-5, И-15 и И-16. Работы проводились инженером А.К. Запанованным и летчиком И.П. Белозеровым.
В 1934 г. в НИИ ВВС на испытание поступили истребители И-15 и И-16 (ОКБ Поликарпова).
Летные испытания истребителей на заводском аэродроме в Москве проводил В.П. Чкалов (с января 1933 г. он перешел из НИИ и стал шеф-пилотом ОКБ Поликарпова). Именно Чкалов дал путевку в жизнь этим юрким, трудным для новичка, самолетам Поликарпова с коротким крыльями, но мощным мотором, которые и обеспечивали недостижимые для других быстрые развороты, а заодно защищали летчика от встречного огня. «Ишаки» (по произношению Ишестнадцать) первые два года несли стойкую вахту на полях сражений Великой Отечественной, хотя их и называли «несовременными» уже самолетами. В течение 1935 г. практически полностью закончилось перебазирование подразделений Института в Чкаловскую. Были сооружены аэродинамические трубы, гипобарические камеры, самолётные весы, опытный завод и другие научноиспытательные объекты. Немного позже здесь была построена стартовая горка (первый прообраз взлётной полосы «авианосцев трамплинного взлёта»), получившая в народе название «Чкаловской», для старта тяжёлых самолётов, и, в первую очередь, экспериментального типа машин «РД».
С началом войны здесь формируются три истребительных полка (401, 402, 403), два полка пикирующих бомбардировщиков (410, 411), два тяжёлых бомбардировочных полка (420, 421), штурмовой полк (430), разведывательная эскадрилья (38) из трёхсот лётчиков-испытателей НИИ ВВС РККА, а также три батальона аэродромного обслуживания (760,761,762).
С 1992 года на аэродроме базировалась 8-я Авиационная дивизия особого назначения (8-я АДОН, ранее 10-я ОКАБОН, до 1960 года 2-я авиационная Краснознамённая дивизия особого назначения (АКДОН)), в 2009 году переформированная в 6991-ю авиационную базу 1-го разряда. С 1 декабря 2010 года база вошла в состав 6955-й авиационной базы (Мигалово, с 2010 года — 8-й военно-транспортный авиационный полк, а на базе подразделений в Чкаловском сформирована 800-я авиационная база 2-го разряда.
С 1998 года в соответствии с распоряжением правительства России 1998 г. № 203 и согласно приказу МО РФ 1998 г. № 397 аэродром Чкаловский является аэродромом совместного базирования: помимо воздушных судов Минобороны РФ имеет право принимать воздушные суда МВД РФ, Роскосмоса, а также гражданские воздушные суда (только на ВПП 12Л/30П) по предварительному согласованию.
C 1961 по 2011 годы на территории размещался 30 ЦНИИ МО. На территории аэродрома дислоцирована войсковая часть 52531 и другие войсковые части (4 батальона обслуживания и охраны аэродрома). В 2015 году на аэродроме Чкаловский формируется новое вертолётное подразделение вертолётов Ка-226Т. В феврале 2017 года на основе 800-й авиабазы воссоздана Авиационная дивизия особого назначения.