Tháng 10-1963, khi Quân chủng Phòng không-Không quân (PK-KQ) được thành lập, Bộ Tham mưu Quân chủng PK-KQ hình thành trên cơ sở hợp nhất Bộ Tham mưu Phòng không và cơ quan Tham mưu Cục Không quân. Quán triệt đường lối chiến lược quân sự của Đảng và tư tưởng chỉ đạo tác chiến PK-KQ, Bộ Tham mưu Quân chủng PK-KQ đã thực hiện tốt chức năng, nhiệm vụ được giao; giúp Đảng ủy, Bộ tư lệnh quân chủng tham mưu cho Bộ Quốc phòng nhanh chóng phát triển lực lượng, xây dựng thế trận chiến tranh nhân dân trên mặt trận đối không; góp phần quan trọng đánh thắng cuộc tập kích đường không đầu tiên của địch vào miền Bắc (ngày 5-8-1964), bắn rơi 8 máy bay, bắt sống giặc lái đầu tiên trên miền Bắc.

Từ năm 1965 đến năm 1975, do yêu cầu phát triển của chiến tranh, các lực lượng phòng không ba thứ quân, trong đó Quân chủng PK-KQ làm nòng cốt đã không ngừng phát triển nhanh chóng cả về số lượng và chất lượng, ngày càng hoàn chỉnh mặt trận đối không trong thế trận chiến tranh nhân dân.

Để đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ, Bộ Tham mưu Quân chủng PK-KQ được tăng cường về biên chế tổ chức, phạm vi hoạt động và chức năng nhiệm vụ của cơ quan tham mưu cấp chiến dịch-chiến lược. Các cơ quan chỉ huy tham mưu của quân chủng gồm nhiều ngành nghiệp vụ đã thực hiện tốt chức năng, nhiệm vụ được giao; chỉ đạo, chỉ huy các lực lượng phòng không ba thứ quân thực hiện nhiệm vụ tác chiến chiến lược là bảo vệ mục tiêu yếu địa, bảo vệ giao thông vận chuyển, tác chiến trong đội hình binh chủng hợp thành và làm nhiệm vụ quốc tế...

Đồng chí Trương Tấn Sang, Ủy viên Bộ Chính trị, Thường trực Ban Bí thư và Thủ trưởng Bộ Tổng tham mưu thăm Sở chỉ huy Quân chủng PK-KQ. Ảnh: Hải Hạ

Từ cơ quan tham mưu của Bộ tư lệnh Phòng không và Cục Không quân, Bộ Tham mưu Quân chủng PK-KQ đã không ngừng phấn đấu, lớn mạnh, trở thành cơ quan tham mưu của nhiều binh chủng, nhiều ngành nghiệp vụ, tiến hành công tác chỉ huy-tham mưu các cấp chiến thuật, chiến dịch và chiến lược, tích cực góp phần cùng quân và dân miền Bắc, nòng cốt là lực lượng phòng không ba thứ quân đánh thắng các thủ đoạn chiến thuật, các chiến dịch tập kích đường không của địch.

Trong cuộc kháng chiến chống Mỹ, cứu nước, Bộ Tham mưu Quân chủng PK-KQ tuy là cơ quan chỉ đạo chiến lược về tác chiến đối không, đồng thời trực tiếp chỉ huy chiến đấu từ sở chỉ huy quân chủng, từ các bộ tư lệnh khu vực và đã hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ, góp phần tích cực cùng các lực lượng của quân chủng thực hiện gần 50.000 trận đánh, bắn rơi 2.261 máy bay Mỹ (có 64 máy bay B52, có 1.002 chiếc rơi tại chỗ) bắt sống 327 giặc lái; bắn cháy, bắn chìm 9 tàu chiến của Mỹ. Bộ Tham mưu Quân chủng PK-KQ đã cử hàng trăm lượt cán bộ xuống đơn vị đốc chiến, chỉ đạo, hướng dẫn bộ đội và trực tiếp chiến đấu, 32 đồng chí anh dũng hy sinh trong khi làm nhiệm vụ, trong đó có đồng chí Nguyễn Quang Tuyến, Phó Tham mưu trưởng Quân chủng. 

Sau ngày miền Nam hoàn toàn giải phóng, cơ quan đã tập trung chỉ đạo, làm tham mưu cho Bộ tư lệnh nghiên cứu tình hình, đề xuất các giải pháp đánh địch trong chiến tranh nhân dân bảo vệ Tổ quốc; góp phần cùng các đơn vị bạn giải phóng đất nước Cam-pu-chia khỏi họa diệt chủng, truy quét tàn quân địch trên đất bạn... Năm 1984, Bộ Tham mưu Quân chủng PK-KQ được tặng thưởng Huân chương Quân công hạng nhì về thành tích làm nhiệm vụ quốc tế ở Cam-pu-chia và chiến tranh bảo vệ Tổ quốc. Từ năm 1999 đến nay, cơ quan Bộ Tham mưu Quân chủng PK-KQ luôn hoàn thành xuất sắc các nhiệm vụ thường xuyên, đột xuất với chất lượng tốt, có nhiều mặt đạt hiệu quả cao như nắm thông tin, tình hình liên quan, quản lý vùng trời; quản lý, điều hành bay, công tác tác chiến và phòng thủ các sân bay, khu vực đóng quân, trận địa, bảo đảm thông tin liên lạc, tổ chức lực lượng, nâng cấp sửa chữa, khai thác tốt trang bị kỹ thuật hiện có, tổ chức diễn tập chỉ huy-tham mưu có một phần thực binh... góp phần quan trọng củng cố, nâng cao trình độ, khả năng SSCĐ của bộ đội PK-KQ trong tình hình mới.

Vừa chiến đấu vừa xây dựng, Bộ Tham mưu Quân chủng PK-KQ luôn phát huy truyền thống vẻ vang, trung thành vô hạn với sự nghiệp cách mạng, sẵn sàng nhận và hoàn thành xuất sắc mọi nhiệm vụ. Quán triệt sâu sắc quyết tâm chiến lược của Đảng, tư tưởng chỉ đạo tác chiến của quân đội, quân chủng, làm tốt công tác tham mưu cho cấp trên và chỉ đạo, tổ chức các đơn vị thực hiện tốt công tác tham mưu cho quân chủng. Luôn chủ động tích cực nghiên cứu, phát huy trí tuệ của tập thể, đề xuất các phương án, cách đánh tối ưu, mưu trí, sáng tạo trong chiến đấu và công tác. Không ngừng học tập nâng cao trình độ kỹ thuật, chiến thuật, trình độ tham mưu cấp chiến dịch-chiến lược về PK-KQ; đoàn kết nội bộ, đoàn kết quân dân, đoàn kết quốc tế, chủ động hiệp đồng, lập công tập thể. Với những thành tích xuất sắc, Bộ Tham mưu Quân chủng PK-KQ vừa được Đảng, Nhà nước tặng  danh hiệu Anh hùng LLVT nhân dân thời kỳ chống Mỹ, cứu nước.

Thiếu tướng Võ Văn Tuấn (Phó tư lệnh, Tham mưu trưởng Quân chủng PK-KQ)