Центр боевого применения ВВС был образован в 1953 г, Создание особой научно-исследовательской базы ВВС было связано с начавшимся широким поступлением в войска реактивной техники и новых видов авиационных средств поражения, внедрением на самолеты радиоэлектроники. Главными направлениями в работе Центра были определены отработка боевого применения техники, тактики ведения боевых действий, методики летного обучения.

Уже через год после образования Центра, 14 сентября 1954 г., один из его полков участвовал в единственном в мировой практике общевойсковом учении с реальным применением ядерного оружия. Учения проводились на Тоцком полигоне. Полученные практические результаты стали основанием для внесения существенных изменений в курсы боевой подготовки родов авиации и в практику обучения личного состава.

Из воспоминаний генерал-майора авиации Н.Я. Тузова:

- Я был ведущим того полка МиГ-]5бис, что в полном составе (36 самолетов) должен был действовать под ядерным грибом сразу после отрыва его от земли вместе с отраженной ударной волной и прихваченными обломками леса. После посадки зараженность в стыковочных узлах самолетов доходило до 250-300 рентген/час. На индивидуальных датчиках у летчиков (в загерметизированных кабинах, с переходом на дыхание чистым кислородом) отметки доходили до 60-80 рентген/час. К сожалению, многие, пренебрегавшие мерами защиты, особенно техсостав, при дезактивации самолетов после посадки горячей водой, уходили рано из жизни…

Первым местом дислокации Центра был определен Тамбов, но уже в конце 1954 г. командование принимает решение о переводе ЦБП в Воронеж. Перебазирование сопровождалось серьезными структурными изменениями. ЦБП представлял собой совершенно новую, не виданную ранее в ВВС организацию, в структуре которой изначально было заложено противоречие. В штабе ВВС многие вообще не были уверены в необходимости существования Центра. Те же, кто интуитивно понимал его необходимость, не могли найти его оптимальную структуру.