伊尔-28被部署在整个苏联境内以应对北约威胁，装备核武器的“小猎犬”则被部署在苏联西部，随后又前出到波兰和东德，从那里可以触及英吉利海峡。尽管战斗机性能的提高使“小猎犬”随时间的流逝变得更加脆弱，但苏联空军飞行员已经熟练于低空作战，增加了北约战斗机的拦截难度。如果冷战变得“热”，伊尔-28将会发挥至关重要的作用，伊尔-28N会在伊尔-28REB电子战飞机的保护下对主要目标进行战术核打击，普通伊尔-28则会对北约防空阵地实施防空压制。
正在投弹的伊尔-28 伊尔-28服役后不久就获得机组人员的欢迎，这种高性能轰炸机操纵起来没有怪癖，且飞行舒适。由于其敏捷性、速度和致命的双发机炮，该机在演习中很难被拦截。伊尔-28以机身坚固著称，一架伊尔-28曾迫降波罗的海，在救援抵达前一直在海面漂浮了两个小时，最后被拖回岸上，维修后重新服役。VK-1发动机也坚固耐用，许多飞行员在飞行中遭遇发动机吞鸟、树枝和其他异物的事故，但仍安全返回。
当然“小猎犬”也不是完全没有问题，当飞行员打开或关闭手动燃油泵时，随着重心的移动，飞机一般会开始不规律机动。该机在服役初期还暴露了自动驾驶仪不可靠，潮湿天气下挡风玻璃形成雾气，以及机舱加热/冷却不良等问题。
到60年代初期，随着更多现代化飞机和导弹的出现，苏联大多数伊尔-28退役，仍在服役的也被撤回苏联东部地区。尽管还有数以千计的飞行小时，许多伊尔-28在拆解后报废，一些则被出口到其他国家。不过还是有一些伊尔-28一直服役到80年代，多数是教练型和侦察型，以及拖靶型。
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