考虑到中国幅员辽阔，需要保卫的目标很多，仿效苏联军队的体制，在防空部队建设达到一定规模，国土防空能力日益增强的情况下，1955年3月8日，中央军委决定将防空部队的番号总称定名为防空军。8月11日，国防部颁布命令，防空部队改称“中国人民解放军防空军”，杨成武任防空军司令员。防空军成为人民解放军序列中与陆军、海军、空军并列的一个军种。

防空军司令员杨成武上将

至1957年，防空军已经成为一支具有较强作战能力的武装力量，共有4个军区防空军领导机构、1个防空军军部、11个高射炮兵师、32个高炮团、6个探照灯团、25个雷达团、5个通信团。还先后建立了高级防空学校、高炮学校、防空学校、雷达学校、防空技术学校和3所补习文化的预备学校，总兵力约15万人。

防空军探照灯兵与高射炮兵进行协同训练

1957年1月，中央军委在北京召开扩大会议，决定对全军实行精简整编。鉴于当时空军、防空军两个军种的任务相似，机构重叠，不便于指挥协同等情况，中央军委决定防空军与空军合并为一个军种，建立空防合一的新体制，撤销防空军番号。5月17日，防空军和空军直属机关合署办公。防空军所属的高射炮兵、探照灯兵、雷达兵、通信兵等部队以及所属院校都并入空军。空军机关在原有基础上又增设了高射炮兵指挥部、雷达部、探照灯兵部。空军成为空防合一的军种。7月26日，国防部发布命令，撤销防空军番号。