本聯隊之前身為空軍第3大隊，民國25年成立於江蘇句容。

民國42年1月12日於屏東基地擴編為空軍第3聯隊，使用美製P-47、P-51螺旋槳戰鬥機。

民國44年12月換裝F-86F軍刀式噴射戰鬥機，並於「八二三砲戰」期間擊落中共MiG-17型戰機2架。

民國48年奉命遷駐台中清泉崗基地，並於49年5月換裝F-104星式戰鬥機。

民國56年1月13日於金門東北30浬上空擊落中共MiG-19型機2架，創下F-104戰機首次擊落米格機世界紀錄。

民國66年6月10日增編第35作戰中隊，使用T-33A型攻擊機，擔負夜間炸射任務。因任務需要35隊於民國81年移編新竹2聯隊。

民國80年元月本聯隊榮膺空軍第一個換裝新一代戰機部隊，於81年接收首架生產型經國號戰機，83年12月28日成立經國號戰機第一個作戰中隊第8中隊，84年11月22日成立第二個作戰中隊第28中隊，86年4月15日完成本聯隊經國號戰機換裝任務。

因應國軍「精進案」的實施，民國93年11月1日第3大隊及第8中隊裁撤，原第7及28中隊改編成作戰隊，持續擔負戰備任務，確保台海安全。