Полтавский музей дальней и стратегической авиации создан на месте бывшего Полтавского военного аэродрома, существующего с 20-х годов прошлого столетия.
После освобождения Полтавы (сентябрь 1943) на аэродроме базировались транспортные самолеты, истребители и части ПВО СССР. Тогда же, в 1943-1944 годах Полтавский аэродром был местом промежуточной посадки американских самолетов Б-17 («Летающая крепость») в ходе операции «Френтик».
После войны на аэродроме базировался 185-й гвардейский Кировоградско-Будапештский Краснознаменный тяжелый бомбардировочный авиационный полк, вхоящий в состав 13-ой гвардейской Днепропетровско-Будапештской ордена Суворова тяжелой бомбардировочной авиационной дивизии, штаб которой также находился в Полтаве (расформирована в мае 2000 года).
По соглашению о ликвидации стратегических ядерных вооружений, в феврале 2006 г. на полтавском военном аэродроме разрезали последний бомбардировщик ТУ-22М3, а в мае 2007 года, благодаря энтузиазму бывших военных летчиков, Полтавский облсовет создал областное коммунальное предприятие "Музей дальней авиации".