Larmet kom strax före klockan ett på söndagsnatten. De fem männen greps nära byn Whelford, först misstänkta för brott mot sprängämneslagstiftningen och senare även för förberedelser till ett terroristbrott.
De var fortfarande frihetsberövade på söndagskvällen, skriver BBC News.
Polisen har spärrat av ett område på 400 meter och uppger att situationen bedöms vara under kontroll. En militär bombgrupp har undersökt fordonen. De boende i Whelford fick besked om att de inte skulle kunna återvända hem under natten.
BBC uppger att polisinsatsen inte byggde på underrättelseinformation. USA:s president Donald Trump säger däremot att männen hade varit bevakade under en längre tid.
– De var ute efter att åstadkomma stor skada. Vi hade haft dem under uppsikt länge, och vi tog dem, säger Trump.
RAF Fairford används av det amerikanska flygvapnet och har nyligen fungerat som bas för amerikanska plan i samband med "defensiva" insatser i USA:s anfallskrig mot Iran.
Efter gripandena höjde USA:s försvarsdepartement också beredskapsnivån vid RAF Lakenheath, en annan amerikansk flygbas i England, till den näst högsta kategorin.
