1973年10月16日、茨城県百里基地 中部航空方面隊 第７航空団隷下に航空自衛隊F-4EJファントム戦闘機のマザースコードロンとして編成された。その編成当時よりパイロット養成任務を担当しており、すべてのファントムライダーがこの部隊から誕生している。
1985年3月2日、百里基地にF-15の飛行隊として第204飛行隊が編成され、第301飛行隊は宮崎県新田原基地 西部航空方面隊 第５航空団隷下に移動する。この事により、第５航空団はF-15の第202飛行隊とともに機種転換教育を担当する２つの飛行隊を擁し、また飛行教導隊まであり、日本のネリスとまで言われるようになった。さらに現在では、第23飛行隊も発足し、まさにファイターパイロット養成の基地となっている。

このＲＦ−４Ｅの様な迷彩は、戦技競技会の相手であるＦ−１を模擬するために塗られたもので、実はＦ−１の迷彩だそうです。また、この年はアチコチの飛行隊でＦ−１塗装のＴ−４が見られたそうです。