ראשית קשרי הגומלין בין בואינג לבין צה"ל בשנת 1948, כאשר חיל האוויר הישראלי החל להטיס את מפציץ ה-B-17 Flying Fortress.
בין השנים 1949 ו-1951 עשה ה-Douglas DC-3 היסטוריה, כששימש להעברת 120,000 יהודים מעיראק ו-45,000 יהודים מתימן. הוא המשיך לשרת בחיל האוויר עד לשנת 2002.
ה-PBY Catalina שירתה בטייסת 69 של חיל האוויר במשך מספר שנים, לצד ה-B-17. טייסת זו אף הפעילה את מטוס ה-F-4E פאנטום וכיום מפעילה את ה-F-15I רעם.
מטוס הקרב P-51 מוסטאנג היה אחד משני המטוסים הראשונים ששירתו בחיל האוויר הישראלי והשתתפו במבצע סיני בשנת 1956.
מטוס הסטירמן PT-17 ומטוס האימונים הרווארד AT-6 שירתו בבית הספר לטיסה של חיל האוויר עד לשלהי שנות ה-60.
חיל האוויר השתמש במטוס ה-B707 האגדי במשך כמעט 50 שנה בתפקידים שונים, כולל איסוף מודיעין, העברת נוסעים, העברת מטענים ותדלוק אווירי.ה-B707 הוא גם המטוס הרשמי של ראש הממשלה הישראלי.
עם המטוסים האחרים של בואינג ושל החברות הקודמות שמטוסיהן שירתו בחיל האוויר נמנים ה-Douglas A-4 סקייהוק, ה-McDonnell F-4 פאנטום, F-15 איגל ו-F-15 דו-מושבי סטרייק איגל, ה-C-47 ומסוק התקיפה Hughes AH-64 אפאצ’י.
כאשר מטוסי הבואינג 377סטרטוקרוזר (הגרסה המסחרית של הבואינג סי-97 סטרטופרייטר) החלו להידחק הצדה על-ידי מטוסי ה-707 החדשים, חמישה ממטוסים אלה הגיעו למדינת ישראל ובה עברו הסבה למטוסי תובלה.הסטרטוקרוזר של חיל האוויר הישראלי עדיין נמצא בתצוגה במוזיאון חיל האוויר, בסמוך לבאר שבע.
מדינת ישראל הייתה הלקוחה הבינלאומית הראשונה שרכשה את ה-Joint Direct Attack Munition (JDAM) והפעילה אותו בשדה הקרב בהצלחה גדולה. טיל ההרפון הוא טיל הים-ים העיקרי בספינות חיל הים הישראלי.
נכון לעכשיו, צה"ל משתמש בכל גרסאותיו של ה-F-15 איגל, כולל ה-F15I המתקדם "רעם" ----- נגזרת של ה-F-15E Strike Eagle של חיל האוויר האמריקני (USAF). בשנת 1998 קיבלה מדינת ישראל משלוח של 25 מטוסי הקרב הראשונים מדגם F-15I. זהו מטוס הקרב הראשון מתוצרת ארצות הברית אשר בתהליך ייצורו משולבים קבלנים ישראלים. חבילת הלוחמה המתקדמת והמשולבת מיוצרת על-ידי חברת אלישרא הישראלית, התקני הרדיו המאובטחים מיוצרים על-ידי קבוצת אלתא מערכות בע"מ ואילו תתי המכלולים המבניים מיוצרים על-ידי חטיבת להב של התעשייה האווירית.
התעשייה האווירית ובואינג חתמו בשנת 2003 על הסכם בדבר הקמת תשתית הייצור של רכיבי הטיל חץ 2, שפותח על-ידי התעשייה האווירית, בשטחה של ארצות הברית. הטיל חץ 2 מהווה חלק ממערכת הטילים המלאה חץ, מערכת הטילים האנטי-בליסטית הפעילה הראשונה מסוגה בעולם. היא מיועדת להגן על מדינת ישראל בפני טילים המיועדים לטווח קצר ולטווח בינוני. לאחרונה חתמה בואינג על חוזה על חוזה עם חטיבת מל"מ של התעשייה האווירית, בנוגע לתמיכה בתכנון ובפיתוח של טיל היירוט האקסו-אטמוספרי חץ 3 --- נגזרת של החץ 2.
צה"ל מפעיל את מסוקי האפאצ’י AH-64A "פתן" מאז שנות ה-90 המוקדמות. בשנת 2005 קיבל צה"ל את מטוס האפאצ’י AH-64D הראשון "שרף".השרף, שמוגדר על-ידי צה"ל כ-AH-64D-I, הוא מסוק Apache Longbow.
בשנת 2009 נחתם הסכם בין בואינג לבין חטיבת מל"מ של התעשייה האווירית, לגבי שיתוף פעולה במסגרת פיתוח החץ 3, אחת ממערכות ההגנה המתקדמות ביותר מבוססות הטילים.
בואינג חתמה על הסכמי שיתוף פעולה עם אלביט לגבי יצוא מוצרים לארצות נוספות, במטרה להפוך את המוצרים לאטרקטיביים יותר עבור ארצות אלה.
