W listopadzie 1998 roku Japońskie Powietrzne Siły Samoobrony po raz pierwszy uczestniczyły we wspólnych ćwiczeniach Morskich Sił Samoobrony z Marynarką Wojenną Rosji w zakresie zadań poszukiwawczo-ratunkowych. W tym samym miesiącu po raz pierwszy odbyły się wspólne ćwiczenia wszystkich rodzajów japońskich sił samoobrony.
Na początku XXI wieku do służby weszły samoloty szkolne Fuji T-7 oraz zakupione w USA latające zbiornikowce Boeing KC-767J. 9 stycznia 2007 roku Agencję Obrony podniesiono do rangi Ministerstwa Obrony (Bōei-shō).
W marcu 2011 roku Japońskie Powietrzne Siły Samoobrony poniosły straty w wyniku tsunami. Najmocniej ucierpiała baza Matsushima w prefekturze Miyagi. Fala powodziowa dokonała poważnych zniszczeń infrastruktury bazy.
Od listopada 2011 roku kontyngent składający się z sześciu samolotów transportowych C-130H, dwa latające zbiornikowce KC-767J i Boeing 747-400, bierze udział rotacyjnie w misji humanitarnej w Sudanie Południowym pod patronatem ONZ. W styczniu 2013 roku po atakach przeprowadzonych w Algierii przez islamskich bojowników, Boeing 747-400 ewakuował z tego kraju japońskich obywateli. W marcu 2014 roku dwa samoloty C-130H wzięły udział w międzynarodowej operacji poszukiwania szczątków zaginionego malezyjskiego Boeinga 777 (Lot MH370).