В 1993 г. Казахстан объявил о своем безъядерном статусе, и с РФ начались переговоры о передаче ей Ту-95МС. Они завершились соглашением, предусматривавшим обмен стратегических бомбардировщиков на самолеты тактической авиации. К февралю 1994 г. на территорию России перелетели 33 Ту-95МС, а взамен Казахстан до 2001 г. получил 21 МиГ-29, 24 Су-27 и 14 Су-25. Еще 7 Ту-95МС, находившихся в нелетном состоянии, были утилизированы на аэродроме Долон. По воспоминаниям казахских авиаторов, принимавших российские самолеты, это были далеко не новые машины. При этом многие самолеты поступали «голыми», без специальной наземной и контрольно-проверочной аппаратуры, а также документации. Да и были они разносерийными, что в условиях нехватки подготовленного наземного состава стало настоящей проблемой.
По состоянию на конец 1993 г. ВВС Казахстана располагали 714 самолетами различных типов, а к 1997 г. их осталось 628 (339 боевых: 108 истребителей, 154 фронтовых бомбардировщиков и истребителей-бомбардировщиков, 77 разведчиков), а также 116 вертолетов, в т.ч. 42 боевых. Они входили в состав одной авиадивизии, семи авиационных и двух вертолетных полков.
1 июня 1998 г. путем слияния ВВС и войск ПВО были сформированы Силы воздушной обороны Республики Казахстан (СВО РК). В процессе реорганизации ряд авиационных частей были передислоцированы на новые аэродромы, а ряд сокращен, например, 39-й ОРАП (Балхаш), 134-й АПИБ (Жангизтобе), 349-й УАП (Луговое, Кант).
Не обошли потери и казахскую военную авиацию: в 2007 г. разбился МиГ-31, в 2008 г. – МиГ-29, а в следующем – Ми-8 Пограничной службы.
За прошедшие два десятилетия были проведены закупки авиатехники, а также ремонт и модернизация части имеющегося авиапарка. Так, в 1996-2000 гг. в России приобрели 13 L-39, а также по одному Ил-76МД, Ту-134Ш и Ту-154Б. В следующем десятилетии РФ поставила 17 Ми-17, 12 Ми-17МТВ-5 и 3 «Ансата», а также два Ан-72. В апреле 2012 г. из России поступил первый модернизированный Ми-26. В 2004 г. Казахстан получил от США для борьбы с терроризмом 6 вертолетов UH-1, через 3 года к ним добавились еще 2, а в 2011 г. была закуплена еще одна машина. Заметным событием стало заключение в мае 2011 г. соглашения с концерном Eurocopter о создании в Астане совместного предприятия Eurocopter Kazakhstan Engineering, основной задачей которого стала крупноузловая сборка и кастомизация 3* вертолетов ЕС-145. Ранее уже был подписан контракт на производство в 2011-16 гг. 45 машин данного типа, которые планируется поставить МО и МЧС страны.