随着气球、飞艇用于军事,19世纪后期就出现了对空射击活动。第一次世界大战中，飞艇、飞机用于空袭、侦察对方战场目标和后方城市，于是许多国家建立了专门的防空指挥机构，对空观测组织和战斗机、高射炮、 探照灯、 拦阻气球等防空部队，以保卫城市和人民生命财产的安全，逐步出现了要地防空和人民防空。战后，各国不断改进防空兵器，特别是30年代中期出现了雷达，对防空效能的提高起了重大作用。防空的组织、指挥和战斗保障初步形成系统。许多国家及时研究总结了防空活动经验，防空理论开始形成。
第二次世界大战中，轰炸机的大量使用和V-1、V-2导弹用于空袭，进一步推动了防空的发展，出现了装有军用雷达的截击机和由雷达控制的高射炮、探照灯。战争期间电子对抗装备也开始用于防空，在一些国家建立了以雷达为主体的空情报知系统。战争后期，喷气式战斗机开始用于防空作战。英、苏等国逐步形成了以保卫要地为骨干的全国防空体系，并将各种防空兵力、兵器组成防空战役兵团，在不列颠之战和莫斯科会战中进行了战役规模的防空作战。防空理论在实践中有了很大发展，防空在战争中已具有战略意义。
第二次世界大战后，喷气式轰炸机、战略导弹、航天兵器的出现及核武器的迅速发展，促使很多国家大力发展防空兵器和改善防空体系，出现了防空导弹系统和防空指挥半自动化系统。 防空的规模、 范围更加增大，出现了点、线、面相结合的区域防空。如北大西洋条约组织的成员国在北美、欧洲部分地区，华沙条约组织的成员国在东欧地区，都建立了大纵深、多层次的多国联合的区域防空体系。随着空袭、防空兵器的发展和越南、中东、马尔维纳斯群岛（福克兰群岛）等战争的实践经验积累，防空理论也进一步发展充实，防空在现代战争中的作用增大，战略意义显著提高。
中国有组织的防空开始于抗日战争之前，国民党政府于1934年成立防空处，组建防空学校，在南京周围设置对空监视哨，组织防空演习。1935年开始陆续组建高射炮、探照灯、防空情报等部队。抗日战争爆发后，发布了防空法，在南京及许多战区成立防空司令部，在南京、上海、武汉、重庆等要地部署高射炮、战斗机，抗击日机空袭，取得一些战果。
中国人民军队自1927年 8月 1日诞生后，即在作战活动中，组织了隐蔽疏散防空和使用轻武器对空射击。1933年，在工农红军总部成立了防空科，培训了防空人员，组建了防空分队。在土地革命战争和抗日战争时期的防空作战中，人民军队曾多次击落敌机。1945年成立第一支高射炮部队，1949年组建飞行队和防空情报组织，同年建立了空军。为粉碎国民党空军对沿海城市的空袭，在沿海一些军区和主要城市成立了防空指挥机构。1950年组建了雷达、探照灯部队，成立防空司令部，全国主要大城市相继建立防空系统。1955年8月,防空司令部扩建为防空军后,以防空军为主组织国土防空。1957年5月，防空军与空军合并，国土防空遂由空军组织，并逐步在全国范围完善了防空体系。50～60年代，中国大陆的防空，主要是打击美国和国民党空军的单批单架飞机的侦察、窜扰活动，经历了由昼间到夜间，由中空到低空又到高空，由无电子干扰到有电子干扰等一系列针锋相对的斗争。防空部队积极贯彻执行了毛泽东提出的“全力以赴，务歼入侵之敌”的方针，边作战、边建设，逐步改善防空体系，在实践中初步形成中国的防空理论，不断改进防空措施,至1969年止,取得了击落美制国民党飞机RB-57D、U-2、P2V、RF-101、F-4B等99架的战果，并于1959年10月，首创世界防空史上使用地空导弹击落敌机的战例，较好地完成了保卫领空安全、保卫社会主义建设的光荣使命。
在朝鲜战争中，中国人民志愿军和朝鲜人民军积极抗击了美国空军在朝鲜北部和中朝边境地区的大规模空袭。中国人民志愿军空军在世界上首次大量使用喷气式歼击机进行防空作战，航空兵与地面防空部队共击落美机2600余架，对掩护交通运输、保卫重要目标、配合地面部队作战起了一定作用，为战争的胜利作出了贡献。
