Nach Kriegsbeginn folgten Planungen für den Ausbau des Fliegerhorstes. Es sollten auf dem Flugfeld drei Beton-Startbahnen in der seinerzeit üblichen Triangel-Form geschaffen werden. Verwirklicht hat man aber nur einer der Bahnen, die nördliche in West-Ost-Richtung verlaufende. Es wurden aber auch Teile der Ringstraße und Abstellplätze fertiggestellt.
Zum Schutz der Anlage hat man im Umfeld zwei Flak-Stellungen eingerichtet. Eine befand sich knapp 6 km in nordöstlicher Richtung bei der Ortschaft Sankt Hülfe auf einer Anhöhe. Die andere Stellung lag rund 3 km südöstlich in der Gemarkung Graftlage.
Im Jahre 1940 verlegte der Luftpark nach Seerappen in Ostpreußen. Der Fliegerhorst Diepholz war in den folgenden Kriegsjahren mit verschiedenen Verbänden belegt, die überwiegend nur kürzere Zeit am Ort blieben. Neben fliegenden Staffeln war auch ein Fallschirmjägerregiment darunter. In der zweiten Hälfte des II. Weltkrieges wurden von Diepholz Nachtjäger zur Abwehr der immer häufiger einfliegenden alliierten Bomberflotten eingesetzt.
Zwischen 1940 und 1943 sind zusammengerechnet 13 leichtere Luftangriffe auf den Platz geflogen worden, bei denen insgesamt 78 Bomben abgeworfen wurden. Am 21. Februar 1944 folgte eine schwerere Bombardierung durch 90 viermotorige Bomber der Royal- und US Air Force. Die Einrichtungen des Flugplatzes erlitten dabei starke Schäden. Hallen und die Startbahn waren zerstört, 72 Tote zu beklagen.
Belegungen durch fliegende Verbände sind nach diesem Angriff nicht mehr verzeichnet. Schließlich erfolgte am 6. April 1945 die Besetzung der Anlage durch britische Truppen.

 Ab 1945: 
Kurzzeitig nutzte die Royal Air Force den Fliegerhorst Diepholz noch als Flugplatz. Über diesen wurden zahlreiche befreite britische Kriegsgefangene in ihre Heimat ausgeflogen. Die meisten Kasernengebäude sind in der nächsten Zeit mit Displaced Persons belegt worden. Denen folgten bald Vertriebene aus den ehemals deutschen Ostgebieten.
Die militärischen Einrichtungen der Liegenschaft wurden im Rahmen der Demilitarisierung zerstört. In den verbliebenen Gebäuden siedelten sich nun gewerbliche Betriebe an, um hier eine neue Existenz aufzubauen.

Bei Aufstellung der Bundeswehr wurde frühzeitig beschlossen, den ehemaligen Fliegerhorst Diepholz wieder zu reaktivieren. Bereits im Sommer 1956 trafen die ersten Soldaten der Fliegerhorstgruppe im Standort ein. Zunächst ging es darum, die zerstörte Infrastruktur wieder herzustellen. Im Jahre 1957 konnten die letzten zivil genutzten Gebäude auf dem Areal geräumt werden. Damit stand nun wieder die komplette Fläche, einschließlich Vorwerk, für die Truppe zur Verfügung. Während die Kasernenbauten noch erhalten waren, mußten insbesondere im Flugbetriebsbereich Anlagen vollständig neu errichtet werden. Darunter waren zwei Flugzeughallen, Abstellflächen und die Startbahn mit Rollwegen. Auch einige Lagerhallen wurden neu gebaut.
Die Liegenschaft sollte, ähnlich der Vorkriegsverwendung, ein logistischer Stützpunkt der Bundesluftwaffe werden. Die vorhandenen Lagerbereiche machten Diepholz dafür geeignet. Im April 1957 traf von bayerischen Erding kommend, die Versorgungsgruppe A 21 ein. Sie bildete den Grundstock für das noch heute in Diepholz stationierte Luftwaffenversorgungsregiment 2. Dieser Verband wurde offiziell am 15.1.58 auf dem Fliegerhorst aufgestellt.
Am 22. Oktober gleichen Jahres konnte die neue Startbahn in Betrieb genommen werden. Damit war auch der Flugbetrieb in Diepholz wieder möglich. Am 1. April 1959 verlegte ein fliegender Verband auf den Horst. Die Ausbildungsgruppe A der Flugzeugführerschule S, Stammsitz auf dem Fliegerhorst Wunstorf, führte in den folgenden Jahren die Flugzeugführerausbildung auf Propellermaschinen vom Typ Piaggio P 149 D durch. 1963 mußte die Gruppe aufgelöst werden. Die Bundeswehr hatte die fliegerische Grundschulung neu konzeptioniert. Nun wurde dieser Teil der Ausbildung bei der zivilen Verkehrsfliegerschule der Deutschen Lufthansa auf dem Flughafen Bremen durchgeführt. Diepholz geriet damit für diese Ausbildung aber nicht völlig aus dem Blickfeld. Ab 1966 ist der Platz von der Lufthansa-Schule in die Ausbildung mit einbezogen worden.
Am 1. Oktober 1961 begann in Diepholz die Aufstellung des FlaRakBtl 25. Dieser mit Nike-Flugabwehrraketen ausgerüstete Verband sollte von vorne herein hier nur eine vorübergehende Bleibe erhalten. Bis zum Jahresende trafen das Raketensystem und die in den USA ausgebildeten Mannschaften in Deutschland ein. Zeitgleich damit verlegten die 1. und 4. Batterie des Bataillons auf den Fliegerhorst Ahlhorn. Die 2. und 3. verblieben in Diepholz. Für diese wurde auf dem Fliegerhorst eine temporäre Einsatzstellung der Nike mit Feuerleitbereich und Abschußbereich eingerichtet. Im Sommer 1964 verlegten die letzten Teile des Verbandes in die neu gebaute Hülsmeyer-Kaserne nach Eydelstedt bei Barnstorf, die provisorische Stellung konnte in die Endstandorte verlegt werden.
Zur Unterbringung des FlaRakBtl hatte man im Nordosten der Liegenschaft Unterkünfte errichtet. Nach deren Abzug belegte das I. Bataillon des Luftwaffenausbildungsregiments 5, Stammsitz im Fliegerhorst Goslar, diesen Bereich.
Seit 1964 befinden sich Luftwaffenpioniere in Diepholz. Die Einheit trug den Namen Luftwaffenpionierlehrkompanie 2. Sie bildete für alle fliegenden Verbände der Luftwaffe Soldaten in der Reparatur beschädigter Flugplätze aus, im NATO-Englisch „Airfield Damage Repair“ (ADR). Dafür ist ein ausgedehntes Übungsgelände im Südwesten des Fliegerhorstes geschaffen worden.
Von September 1968 bis April 1971 war wieder ein fliegender Verband in Diepholz stationiert. Die II. Gruppe des Hubschraubertransportgeschwaders 64 lag hier mit ihren Bell UH-1D. Schließlich verlegte sie auf den Fliegerhorst Ahlhorn.
Der ursprüngliche logistische Verband der Luftwaffe aus den Anfangstagen der Bundeswehrgarnison befindet sich bis zum heutigen Tag im Fliegerhorst Diepholz. Seine Bezeichnung lautet inzwischen Luftwaffeninstandhaltungsregiment 2.

Auch zwei zivile Aspekte des Militärflugplatzes sollen betrachtet werden.
Von 1967 bis Ende der 1990er Jahre wurden auf der Startbahn und den Rollwegen Motorsportveranstaltungen durchgeführt. Es waren hochkarätige Rennen darunter, z.B. die Deutsche Tourenwagen Meisterschaft. Letztendlich aus Kostengründen sind diese Aktivitäten eingestellt worden.
Seit 1975 nutzt der Aero Club Diepholz den Flugplatz für die Sportfliegerei. Mit der Bundeswehr wurde seinerzeit ein Mitnutzungsvertrag geschlossen. Die aus Gründen der militärischen Sicherheit problematische Doppelnutzung der Anlage konnte im Jahre 2000 entschärft werden. Es wurde im Südosten des Geländes, außerhalb der Flugplatzumzäunung, ein Betriebsbereich mit eigenem Tower errichtet. Nun können die Sportflugzeuge durch ein Tor den Militärischen Sicherheitsbereich verlassen.

 Zustand: 
Im Unterkunftsbereich sind diverse Kasernengebäude aus den 1930er Jahren erhalten. Auch in den Lagerbereichen und im Vorwerk stehen einige historische Bauten. Im Flugbetriebsbereich dagegen sind die meisten Einrichtungen moderner.

 Zugang: 
Der Fliegerhorst ist Militärischer Sicherheitsbereich und darf nicht betreten werden.

 Hinweis: 
Der zivile Flugplatz Diepholz-Dümmerland ist im Internet zu finden:
https://www.flugplatz-diepholz.de