Позже, уже в 1960-е гг., на вооружение турецких ВВС появились сверхзвуковые истребители-перехватчики F-102A "Дельта Деггер" (переданные из наличия американских ВВС и состоявшие на вооружении ВВС Турции до 1979 г.) и "стандартные" НАТОвские истребители-бомбардировщики F-104G "Старфайтер".
Фактически сразу же после вступления в НАТО территория Турции начала использоваться и как база для разведывательных операций против СССР. С 1956 г. с территории этой страны (авиабаза НАТО Инджирлик) начались полеты высотных разведывательных самолетов Локхид U-2, пересекавших Советский Союз и выполнявших посадку в северной Норвегии. Эти полеты выполнялись вплоть до уничтожения такого самолета 1 мая 1960 г. советской зенитной ракетой в районе Свердловска. Из Инджирлика летали, также, американские самолеты P4M-1Q "Меркатор", A3D-1Q "Скайуориор" и RB-47H "Стратоджет", выполнявшие разведывательные полеты над акваториями Черного и Каспийского морей.
Хотя турецкая пехотная бригада с 1952 г. принимала участие в Войне в Корее на стороне сил ООН (возглавляемых США), турецкие ВВС на Дальний Восток направлены не были.
Безусловно, самым крупным вооруженным конфликтом, в котором приняла участие военная авиация Турецкой Республики, стало турецкое вторжение на северный Кипр в 1974 г. Этот остров с 20% турецкого населения, находившийся под властью Османской империи с 1571 по 1878 гг, издавна был местом раздора турок и греков. Ситуация еще более обострилась в 1967 г., когда к власти в Греции пришли "черные полковники". Межнациональные отношения на острове все более накалялись.
В июле 1974 г. на острове начались боевые действия. Утром 20 июля с турецкой авиабазы Инджирлик взлетел разведчик RF-84F, который стал первым турецким боевым самолетом, появившимся над островом. Затем последовали турецкий воздушный десант, высаженный на Кипре в 10 км от Никосии, и морской десант. Для проведения довольно крупной воздушно-десантной операции были привлечены 19 военно-транспортных самолетов С-47 шесть С-130 и 11 С-160. При этом три самолета (С-47 С-130 и С-160) были повреждены огнем киприотов с земли.
В первый день боевых действий турецкие ВВС выполнили 117 боевых вылетов на поддержку десантников, 64 вылета на выброску десанта, 18 разведывательных вылетов и восемь вылетов по обеспечению ПВО. При этом потери турок составили один истребитель- бомбардировщик F-100D, один F-100C, разведчик RF-84F и один военно-транспортный самолет С-47 (получивший тяжелые повреждения и совершивший вынужденную посадку на территории Турции). Кроме того, 12 вертолетов турецкой армейской авиации также получили повреждения, один самолет D0.28D, выполнявший "секретную миссию", пропал без вести.
21 июля 1974 г. турецкая авиация продолжала наносить удары по наземным целям на территории острова. Кроме того, самолетами ВВС Турции был атакован "греческий морской конвой", идущий к Кипру. В нанесении удара по нему участвовали 16 истребителей-бомбардировщиков F-100C, 12 F-100D и 16 F-104G. Однако эта мощная авиационная группировка сумела потопить только один корабль, да и тот оказался...турецким. В целом, турки 21 июля совершили 203 боевых вылета на штурмовку, 19 разведывательных вылетов и 28 вылетов по обеспечению ПВО. Еще 23 вылета совершила военно-транспортная авиация. Потери за этот день составили два самолета F-100 и один F-104G.
Утром 22 июля 15 С-47 выбросили 300 парашютистов в район Никосии, а 17 F-104G атаковали столичный аэропорт. Однако в 15:35 было объявлено перемирие. За день ВВС Турции было выполнено 122 боевых вылета по нанесению ударов по наземным целям, 12 вылетов на разведку, 23 вылета по обеспечению ПВО и 19 вылетов ВТА. В тот же день после совместного маневрирования (без применения оружия) с турецким перехватчиком F-102A упал в море F-5A греческих ВВС (впрочем, некоторые турецкие СМИ поспешили объявить, что греческий самолет был сбит турецкой ракетой "Фалкон", запущенной с F-102A). Единственной турецкой "боевой" потерей за 22 июля стал F-100D. Кроме того, два самолета турецких ВВС (F-102A и F-100C) разбились при посадке.
После объявления перемирия 22 июля 1974 г. турецкие ВВС 23 июля 1974 г. выполнили всего три разведывательных полета и 46 вылетов по обеспечению ПВО. Единственной потерей в тот день стал турецкий перехватчик F-102A.
Всего же с 20 по 23 июля 1974 г. турецкие ВВС совершили 799 боевых вылетов. Из них 452 вылета имели своей целью нанесение ударов по наземным (надводным) объектам, 109 вылетов были направлены на обеспечение ПВО, а 52 вылета были выполнены на разведку наземных целей на территории Кипра. Целью еще 66 вылетов была разведка и патрулирование морских акваторий Средиземного моря, а 120 вылетов совершила военно-транспортная авиация Турции.