该师开始从一支老旧轰炸机部队，逐步向侦察、警戒机部队，再向预警指挥、信息融合部队跨越式转型。为让新装备尽快形成战斗力，官兵边接装、边改装、边训练、边执行任务，新型机全面改装前，他们已独立编写从空中到地面维护的34种大纲和手册，填补了多项空白。

1948年1月，辽吉军区第2军分区机关及辽吉军区第1军分区第13团、第2军分区第16、18团改编组成东野独立第10师

1948年11月，改称第38军第151师

1950年3月，进驻广西，兼龙州军分区

1951年3月，第151师免兼龙州军分区，改称第48军142师。

1952年4月，步兵第142师改编为公安第11师，辖公安第31、32、33团。

1953年1月，公安11师移防粤东沿海，执行海边防守备任务。

1955年2月，公安11师及31团番号撤销，师部及直属队调海军旅顺基地，改编为海军航空兵第5师“旅顺航空师”师部，原海航1师政委张敬一调任海航5师首任师长兼政委。

辖13、14、15团三个飞行团和土城子场站：

13团：以23军68师203团团部为13团团部，团长姚雪森，配备伊尔—28飞机28架；

14团：以23军67师199团团部为14团团部，配备伊尔—28飞机24架；

15团：以中南军区暂编第16团团部为15团团部，在营城子机场组建（翌年6月9日转驻土城子机场，营城子机场移交军委炮兵）。政委张通思，副团长张兆发，下设两个空、地勤混编大队，每个大队3个中队，装备轰-5飞机23架，轰教-5飞机4架；

土城子场站：以公安第11师后勤处为基础组建，站长王伯宁、政委崔炳一。

1955年3月，海军有偿接收原苏联海军驻旅顺机场的76架伊尔-28（即解放军命名的轰5飞机，其中包括12架教练机），2架里2领航教练机（苏联仿制的美国DC-3）。

此时，海航5师成为海军航空兵序列中飞机数量最多、且装备最先进的飞行师，也是海军航空兵第一个全建制轰炸航空兵师。

1956年4月，利用苏联引进的12架伊尔-28R照相侦察机，在土城子组建海航5师侦察机大队，此时全师飞机规模达到90架，是历史最高峰。

1957年5月，15团调归海航1师，改为海航3团。同年9月，师侦察大队转场到莱阳场站，后扩编为团，成为今天海军航空兵第4特种机团的前身之一。

1971年，256号三叉戟飞机从海航五师所辖的山海关机场强行起飞

1973年12月期间，航5师师部驻锦西，13团驻兴城，14团驻山海关。

1976年，海航5师改称海航2师，并且增编了第5团

徐向前元帅来大连疗养，所乘坐的专机降落在海航土城子机场，

海航二师曾为混编师，下属歼击机团和轰炸机团，4团即为轰炸机团。后随着轰-5轰炸机的退役（2003年，装备水轰-5的海航独立第3团并入海航2师。存在价值越来越低的水轰-5在2013年的一次飞行事故后很少出动，随着部队在2015年左右完成人员分流，人民海军近一甲子的水上飞机历史也彻底终结）、运-8J警戒机列装部队（2002年5月，运-8JB电子侦察飞机样机“高新2号”转场莱阳场站开始鉴定试飞），标志着这支部队开始从一支传统且混杂的轰炸机部队，向着打赢未来战争亟需的特种机部队转型

海航2师第4团已成为一支完全由特种机组成的航空兵部队。该团装备了中国海军几乎所有的特种飞机，包括空警200预警机、高新2号和高新8号电子侦察机等。（由于目前各类特种飞机优先装备于空军，海军的特种机数量依然较为有限）

在很长一段时间内，4团是全海军唯一的特种机团，装备有多型电子战飞机。近年来随着更多新型号电子战飞机的服役，越发成为北海舰队航空兵的力量倍增器，是海军航空兵遂行海空战役的信息支柱。

海航2师除装备特种机外还装备有轰-6D型轰炸机和歼轰-7A型歼击轰炸机，主要用于执行反舰任务。

海军航空兵实行阶段性改革，强击机逐步退役，取而代之更新型的歼轰7A和轰6G/M轰炸机。（总体上，南海、东海舰队的海航得到强化的速度要快于北海舰队）

军改前，海航二师位于渤海湾，下辖4，5，6三个团，拥有着海军几乎所有的固定翼特种机。

4团：战术编号:81x2x，驻地在山东莱阳

5团：战术编号:82x2x，驻地青岛团岛

6团：战术编号:82x3x:，驻地大连土城子机场。

军改后，海军航空兵进行了大刀阔斧的编制调整：

师属的2个战斗机团合并成1个战斗机旅；

师属的轰炸机团、直升机团各自独立成团；

将分布在各师的特种机团整合起来归重建的特种机1、2、3师管辖。