1934年下半年，国民党政府在江西省玉山县城东北3公里的五里洋兴建了玉山机场，又设“空军分站”，隶属衢州总站管辖，主要担负汽油补充、炸弹存放以及紧急迫降等任务。

1938年，玉山机场进行了扩建，总面积扩大到2450亩，并开辟了一条隐蔽跑道。

不久，日军飞机就对玉山机场进行了轰炸。县城、机场周边虽然架有高射炮，但数量有限，且很分散。敌机每次轰炸机场后，都要飞往县城附近低空侦察，发现人群即轰炸扫射，制造了多起惨案。每次轰炸后，机场上的弹坑少则十余个，多则数十个，其深度都在一丈以上。为保障飞机的起降，机场驻防部队与玉山县政府联系，把机场四周的老百姓组成4个抢修组，由当地保长任组长，每组100人。日机轰炸后，抢修组人员立即集合起来，前往机场填土修复。

太平洋战争爆发后，玉山机场为了适应盟国空军起降的要求，又进行了一次修缮——跑道延长到1500米、宽50米，系碎石结构，强度可胜任盟国空军普通作战飞机起落；在直线跑道两端构筑了两条保险道，东北端长100米，西南端长220米；机场东北有油库1座，西南侧边为营区，面积有49.7亩，建有营房10幢。

玉山机场在第二次世界大战中曾发挥重要作用。战争后期，盟军轰炸日本本土，玉山、衢州等机场曾经是盟军飞机最后的加油站。一次，美国大运输机在玉山机场停留过夜时，因重量过大，第二天飞机轮子陷入土中无法起飞，后来机场动员几百名学生帮助推动，才重新回到跑道。美国空军曾派了一个五人小组常驻玉山机场，配有电台。他们白天到机场执行勤务，晚上回县城住宿，直至1945年9月才撤走。

1945年日本投降，就日军在中国战场有关投降事宜的细节商定，由中国军队参谋总长肖毅肃将军和侵华日军副参谋长今井武夫负责，受降地点设在玉山机场。8月17日，重庆急电玉山县政府“火速整修机场”，并派来福建建瓯空军总站的工程师、技术人员来县指导。于是玉山县动员了数千民工，拉去大滚筒，花了三天三夜时间将破损的地方全部修复，并搭了一座礼堂式的台子，赶制了一套受降用的坐椅。

谁知筹备工作告成时，又传来“受降商议地点改在湖南省芷江县空军总站举行”的消息。因此，玉山机场与这一历史性重大事件“擦肩而过”。

抗战胜利后，玉山机场仍由国民党二十八站空军人员驻守。1949年5月5日，玉山解放，机场工作人员向解放军投诚。