Op 18 augustus 1917 werd de Marine Luchtvaartdienst (MLD) officieel opgericht. Al enkele jaren eerder, in 1913, meldde de Eerste Kamer aan de minister van Marine dat het wenselijk zou zijn een vliegdienst voor de marine in het leven te roepen 'met het oog op de verkenningsdienst'. In datzelfde jaar was reeds de Luchtvaart Afdeling (LVA) bij de landmacht opgericht. De eerste MLD-vliegers genoten hun opleiding bij de LVA in Soesterberg. De noodzaak van aparte, maritiem opgeleide vliegers werd beargumenteerd door te stellen dat deze vliegers ook maritieme taken zouden moeten vervullen en derhalve behalve vliegtechnisch ook maritiem geschoold dienden te worden. Het eerste toestel dat de MLD in gebruik nam was de Farman F-22. Het eerste vliegkamp was De Mok op Texel, in 1918 gevolgd door de vliegkampen De Kooy, Veere en Schellingwoude.

Vanaf 1919 vloog de MLD ook in Nederlands-Indië voor de bewaking van de noordelijke zeetoegangen aldaar. De vliegkampen Tandjong Priok en Morokrembangan werden MLD-terrein. In 1926 konden met de introductie van Dornier Wal-vliegboten nu ook in Indië lange afstanden worden gevlogen. Het zwaartepunt van de MLD operaties lag vanaf dat moment grotendeels in de 'Oost'. Er werden in de archipel voornamelijk verkenningsvluchten uitgevoerd ten behoeve van de daar opererende vloot verbanden. Aan het begin van de Tweede Wereldoorlog beschikte de MLD in Nederlands-Indië over 34 Dornier 24K vliegboten, 25 Catalina's, acht Fokker C-XI W drijvervliegtuigen voor de kruisers en tien verouderde Fokker T-IVa's. Kort na de Japanse invasie, in maart 1942, weken de nog beschikbare vliegtuigen uit naar Colombo en Australië of werden ze vernietigd door het eigen MLD-personeel. Vanaf medio 1942 werd vliegend personeel voor de ML-KNIL en de MLD opgeleid bij de Royal Netherlands Military Flying School in Jackson, Mississippi. Begin 1944 werd deze Amerikaanse vliegschool gesloten. Het meeste van het opgeleide personeel kwam met bij de ML-KNIL in Australie en op Ceylon terecht waar zij met Catalina's en later Liberators vlogen. Een kleine aantal vliegers ging de MLD in Groot-Brittanie versterken.

In Nederland kreeg de MLD aanvankelijk pas in 1939 weer een oorlogstaak: namelijk het bewaken van vaarwegen en haveningangen. Voor de rest had de MLD in Nederland aan de vooravond van de Tweede Wereldoorlog vooral een opleidingstaak. Na de Duitse inval in mei 1940 wist een MLD detachement met een achttal Fokkers T-VIIIW torpedo/bommenwerpers naar Engeland uit te wijken. Dit personeel vormden de basis van de later dat jaar opgerichtte 320 en 321 Squadrons, die onderdeel gingen uitmaken van de Royal Air Force (RAF). In 1941 ging 321 Squadron op in het 320 Squadron en had het als taak het beschermen van scheepsconvooien en vanaf 1941 het aanvallen van Duitse kustscheepvaart. In 1943 werd deze eenheid ingedeeld bij de 2nd Tactical Air Force van de RAF en verschoof in de taakuitvoering het accent naar tactische bombardementen op het continent. Hierbij werden voornamelijk bruggen, vliegvelden, verkeersknooppunten en V1 afvuurinstallaties aangevallen. 320 Squadron voerde gedurende de oorlog zo'n 3500 opdrachten uit en verloor meer dan 150 man.
Na de oorlog werden vliegkampschepen steeds belangrijker en werd de Hr.Ms. Karel Doorman in dienst gesteld van de Marine. De MLD nam sterk in omvang toe. Gedurende de jaren vijftig beschikte het over vier vliegkampen, elf vliegtuigsquadrons en ruim 2000 man personeel. Ook werden begin jaren vijftig de eerste helikopters aangeschaft. Daar waar de taken zich eerder hadden geconcentreerd op aanvallen van land- en zeedoelen bestond het nieuwe takenpakket in het Koude Oorlogtijdperk voornamelijk uit onderzeebootbestrijding. De MLD vond in die periode een onderkomen op Curaçao en verplaatste haar activiteiten na de soevereiniteitsoverdracht van Indonesië in 1949 tot 1962 naar Biak op Nieuw-Guinea.

Gedurende de jaren zeventig ging het aantal MLD-squadrons terug van acht naar vier en bleven twee vliegtuigtypen in gebruik: de Lockheed Orion en de Westland Lynx. Vanaf de jaren negentig kreeg de MLD steeds vaker taken binnen internationale (vredes-)operaties zoals in de Perzische Golf, het voormalige Joegoslavië, Albanië en Afghanistan.
Op 4 juli 2008 werd de Marine Luchtvaartdienst onderdeel van het nieuw opgerichte Defensie Helikopter Commando en ressorteert het sindsdien onder het Commando Luchtstrijdkrachten.