Il 3 marzo 1948, il 2° Reparto Ordinamento dello Stato maggiore Aeronautica istituì presso l’Aeroporto di Guidonia il Nucleo Sperimentale Volo. La struttura del Nucleo vedeva, alle dipendenze del Comandante, una Sezione Volo ed un Ufficio Tecnico Aeromobili, Motori e Installazioni. Al 31 marzo 1949, dopo poco più di un anno della sua costituzione, il Nucleo inquadrava un totale di 13 Ufficiali, 37 Sottufficiali e 31 uomini di truppa. La data di nascita del Reparto Sperimentale Volo può essere fissata al 20 Ottobre 1949, quando lo Stato Maggiore Aeronautica cambia il nome da nucleo a Reparto. Il 1° Novembre 1956, a seguito del moltiplicarsi delle attività di volo e della rapida evoluzione tecnologica dei materiali, nasce la componente Volo del Reparto Sperimentale Volo, ricevendo ufficialmente il distintivo numerico “311°”.
Attualmente il 311° Gruppo Volo concorre alle valutazioni ed alle verifiche tecnico/funzionali delle caratteristiche e delle prestazioni degli aeromobili, dei sistemi di bordo e del materiale connesso con il volo, nonché alla revisione dei manuali di volo e delle liste controlli.