מלבד השירות בברית המועצות, יוצא ה-Il-28 באופן נרחב לכ-20 מדינות, מחברות ברית ורשה ועד למגוון חילות אוויר מהמזרח התיכון, מדרום-מזרח אסיה ומאפריקה. מצרים הייתה לקוחה כבר בשלב מוקדם ומטוסי ה-Il-28 שסופקו לחיל האוויר המצרי סומנו כמטרה מועדפת עבור חיל האוויר הישראלי במלחמות סיני וששת הימים. ברית המועצות הייתה בתהליך של אספקת מטוסים להרכבה עצמית בקובה, שהופסק עקב משבר הטילים בקובה, לאחר שהסכים הנשיא ניקיטה חרושצ'וב להחזירם. המטוס היה בשימוש מוגבל בווייטנאם ובאפגניסטן. שישה מטוסים מצריים-לשעבר (כולם מאוישים בצוותי אוויר מצריים) פעלו בשירות ממשלת ניגריה במהלך מלחמת ביאפרה. Il-28 השתתפו גם במלחמת האזרחים של צפון תימן. פינלנד רכשה ארבעה מטוסים שסופקו בשנים 1961–1966 אשר שימשו לטיסות ביון ולגרירת מטרות עד להוצאתם משירות בשנות ה-80.
בשירות ברית המועצות.
הופעת ה-Il-28 סימנה את תחילתו של עידן הסילון בכוח המפציצים הטקטי הסובייטי, ויחידת המפציצים של מחוז ההגנתי של מוסקבה הייתה הראשונה לקבלם ב-1950. הכנסתה המהירה לשירות של גרסת האימון, ה-Il-28U, אפשרה להסב ביעילות את טייסי היחידה שהטיסו עד אז את הטופולב Tu-2 הבוכנתי, כאשר 27 טייסים הוכשרו בתוך עשרה ימים בלבד. עד אמצע שנות ה-50 צוידו מחדש כל טייסות המפציצים ב-Il-28 עם עדיפות ליחידות שבסיסן במחוזות הצבאיים המערביים של ברית המועצות, כגון חוף הים הבלטי של ליטא ואזורי הקרפטים ואודסה של אוקראינה. כל דיוויזיית מפציצים (המקבילה לקבוצת מפציצים, במונחים מערביים) הכילה בתוכה שניים או שלושה רגימנטים (או כנפות) שהכילו בתוכן שלוש טייסות. בכל טייסת היו עשרה מפציצים (שלושה גפים, עם מטוס נוסף בעתודה) ואחד או שניים מגרסת האימון Il-28U.
ב-Il-28 עשה חיל האוויר הסובייטי שימוש ראשון במכ"ם לניווט וביכולת נשיאת נשק גרעיני במסגרת כוח המפציצים הטקטי. לאחר שרכשו ניסיון, היו צוותי האוויר מסוגלים לטוס בתנאי מזג אוויר קשים ובגובה רב, והשימוש במכ"ם, בכוונות אופטיות להכוונת חימוש ובנשק הגנתי יעיל הביא לשדרוג משמעותי ביכולות הכוח.
ה-Il-28 תרם רבות לפיתוח נשק גרעיני כאשר שימש כפלטפורמת הניסוי ל-RDS-4, שהפכה לאחר מכן לפצצה הגרעינית הסטנדרטית שהותקנה על גרסת ה-Il-28N. ב-3 באוגוסט 1953 הטיל Il-28 מותאם במיוחד את מה שנחשבה כפצצת המימן הסובייטית הראשונה באתר הניסויים סמיפלטינסק. ב-12 בספטמבר 1954 השתתפו שלושה רגימנטים של Il-28 בתרגיל במהלכו נעשה שימוש בנשק גרעיני טקטי, ולאחר הפיצוץ עברו חלקם דרך הנשורת הגרעינית, אם כי לא ידוע על מידת השפעתה על המטוסים והטייסים.
הצי הסובייטי החל להכניס את ה-Il-28 לשירותו בקיץ 1951, תחילה בתצורת המפציץ הבסיסית, ולפרוס אותם בבסיסי צי הים השחור והצי הבלטי, בעוד הצי הצפוני לא הצטייד בהם עד 1953. פריצתה של מלחמת קוריאה שמה קץ לצמצום בכוחו של הצי שהחל עם סיום מלחמת העולם השנייה וחלה עלייה משמעותית בכוח הנגד-ספינות הסובייטי, כאשר מטוסים חדשים וגם רגימנטים שלמים מחיל האוויר הועברו לצי, שם יצרו יותר מעשרים יחידות של מפציצי טורפדו. ב-1953 שודרגו המפציצים לנשיאת טורפדו חדיש יותר מסוג RAT-52, ובנוסף הוקמו טייסות ללחימה נגד צוללות, אך את מקומם תפס עד מהרה הטופולב Tu-16 שהתאים יותר למשימות אלה.
ה-Il-28 נחשב כאהוב מאוד על צוותי האוויר והצוותים הטכניים, ממספר סיבות: המטוס היה קל לתפעול ולהטסה, עם חימוש מספק, אמין ובעל רמת בטיחות טובה. ביחס למטוסים אחרים בשירות, העריכו אנשי הצוות את תאיו הנוחים והמצוידים של ה-Il-28, את מהירותו ואת יכולת הנסיקה והתמרון הטובים שלו. הצוותים הטכניים העריכו את התחזוקה הלא מסובכת והגישה הקלה למנועים ולציוד שהיה זקוק לטיפול שוטף.
במהלך דיכוי המרד ההונגרי ב-1956 הועמדו כ-120 מפציצי Il-28 בכוננות לתקיפת המורדים בבסיסים הסמוכים לגבול אך לא הופעלו, אם כי מטוסי Il-28R ביצעו טיסות סיור בשמי המדינה, ואחד מהם הופל בידי המורדים ב-8 בנובמבר מעל הדנובה וצוותו נספה. הסובייטים העניקו לצוות את עיטור גיבור ברית המועצות לאחר מותם. מנגד, ביצעו מספר קטן של Il-28 שהוטסו בידי טייסים הונגרים שתמכו במרד תקיפות כנגד גשרים פונטונים שהקימו הסובייטים לרוחב נהר טיסה. תקיפות אלה פסקו תוך זמן קצר לאחר שבסיסי חיל האוויר ההונגרי נכבשו על ידי הסובייטים. Il-28 מגרסאות המפציצים ומטוסי הסיור השתתפו גם בדיכוי האביב של פראג ב-1968 וככל הנראה אף בסכסוך הגבולות בין סין לברית המועצות ב-1969.
תפקיד במלחמה הקרה.
תקופת הכנסתו לשירות של ה-Il-28 חפפה עם שיאה של המלחמה הקרה ועבור המפציץ פותחו טקטיקות לחימה חדשות וצוותי האוויר אומנו בטיסות במבנים צפופים בשעות הלילה ברמת הגף, הטייסת והרגימנט, ותרגלו המראות במבנה ממסלולי עפר בכוח של בין שלושה לתשעה מטוסים. מדי פעם פרסו צוותי המפציצים לבסיסים מרוחקים לצורכי אימון, על מנת לדמות פעילות ממנחתים מאולתרים בזמן מלחמה ותרגלו תקיפות בגובה נמוך בטווחי פעולה לא ידועים. לחדירת מערכי ההגנה של האויב היה היבט חשוב בתוכנית האימונים של צוותי האוויר, והם תרגלו זאת מול מטוסי קרב מסוג מיג-15 ומיג 17 שתפקדו כבִּיוּם אויב. ה-Il-28 תפקד היטב באימונים אלה, והסתבר כי הקשה על מטוסי הקרב לבצע יירוט כאשר היו חמושים בתותחים בלבד, ורק כניסתו לשירות של המיג 19 החמוש בטילי אוויר-אוויר היטה את הכף לטובת האחרונים. אף על פי שפיתוחם המקביל של מטוסי הקרב בשירות מדינות נאט"ו, כדוגמת הנורת' אמריקן F-100 סופר סייבר, הF-105 ת'נדרצ'יף והסאאב 35 דראקן, הקשה תאורטית על פעילות באירופה, עדיין נחשב ה-Il-28 כבעל סיכויים טובים לחדור את מערכי ההגנה, בעיקר בטיסה בגבהים נמוכים בהם יתרון המהירות של המיירטים יהיה קטן יותר, המיסוך הקרקעי יקשה על זיהוי מכ"ם ואף מסוגל לשבש נעילת טילי חום.
על פי תוכניות המבצע הטקטיות למקרה של מלחמה גרעינית באירופה, יהיה כל מבנה מפציצים מסוג Il-28 מורכב ממפציץ אחד החמוש בנשק גרעיני אותו תלווה לפחות טייסת שתפקידה לוחמה אלקטרונית והטעיית מערכות ההגנה. לאחר ההמראה משטח ברית המועצות ינסוק מבנה המפציצים לגובה 10,000 מטר ותחת מסך החסימה האלקטרונית ינמיך לגובה נמוך מאוד ויעקוב אחר תוואי השטח מעל פולין על מנת לחמוק מגילוי על ידי קו ההגנה הראשון של נאט"ו – מכ"ם הבקרה רב העוצמה הפועל ממערב ברלין. לאחר מכן יתחילו מטוסי ההטעיה לעזוב את המבנה ויבצעו תמרונים כדי למשוך את תשומת לבם של מערכות המכ"ם והנ"מ השונות, עד שהמפציץ נושא הפצצה יישאר לבדו, ויטוס למטרתו בגובה צמרות העצים. סמוך למטרה ינסוק המפציץ לגובה 1,000 מטר על מנת לאפשר לנווט לקבוע בוודאות את מיקומם מעל היעד, יטיל את הפצצה על מטרתו ויחזור לטיסה בגובה צמרות העצים. הרעיון היה שמהירותו של ה-Il-28 תאפשר לו לחמוק מגל ההלם והצוות יהיה מוגן מהבזק הפיצוץ באמצעות משקפי מגן מיוחדים. כיוון שבפרופיל תקיפה זה למפציצים השבים ממשימתם לא יהיה די דלק כדי לחזור לבסיסיהם בברית המועצות, הוקמו מנחתים לתדלוק במזרח-גרמניה ובפולין. מאוחר יותר הוקמו בסיסים קבועים עבור ה-Il-28 בחלק ממדינות ברית ורשה, שהציבו אותם בטווח חופה הדרומי של בריטניה.
ל-Il-28 היה חלק חשוב במהלכים שהובילו למשבר הטילים בקובה, כאשר 42 מפציצים מגרסת Il-28N (בעלי יכולת נשיאת נשק גרעיני) וטילים בליסטיים הועברו לאי דרך הים בספטמבר 1962. פעולה זו גרמה למשבר שפרץ בין ספטמבר לנובמבר של אותה שנה, כאשר ארצות הברית הגיבה בהטלת הסגר ימי על קובה וברית המועצות מצידה שיגרה לאי כוח משימה ימי. לאחר משא ומתן הוסכם על הוצאת המפציצים והטילים בתמורה להסרת ההסגר, וה-Il-28 פורקו ופונו בדרך הים בתחילת דצמבר, אך במהלך שהייתם בארגזים על גבי סיפון האוניות המפנות ניזוקו קשות משיתוך בשל תנאי מזג האוויר ומרביתם הוצאו מהשירות.
הוצאה משירות.
באמצע שנות ה-50 הפכו הדרישות המבצעיות עבור מפציצים טקטיים גבוהות יותר ומחמירות, והפכו את ה-Il-28 התת-קולי למיושן. ב-3 בפברואר 1956 הוציאה מועצת השרים של ברית המועצות הוראה להפסיק את ייצור המטוס. עד אותו הזמן, נבנו 6,316 יחידות, כאשר ה-Il-28 עלה על כל המפציצים הסילוניים האחרים במונחים של ייצור.
ה-Il-28 הותיר את חותמו על התעופה הימית הסובייטית בתחילת שנות ה-50, אך דווקא בשירות הצי התגלה כי התיישן במהרה לתפקידו, ועוד אמצע העשור לא עמד בדרישותיו של החיל. מלבד זאת, קיצוצים שהחלו ב-1960 על ידי ניקיטה חרושצ'וב, שהעדיף את השימוש בטילים לכל צורך צבאי, הכו קשות בכוח המפציצים בחיל האוויר ובמיוחד בצי, כאשר כל הטייסות ששימשו להנחת המוקשים הימיים ומפציצי הטורפדו נסגרו, מטוסים רבים נגרטו ואנשי צוות אוויר רבים שוחררו מהשירות. ראשי חיל האוויר הצליחו למנוע גריטה המונית בדומה למה שהתרחש בצי, והעבירו מפציצים רבים לאחסנה. רבים נוספים הועברו לבתי ספר לטיסה, לצד ה-Il-28U, ואחרים צורפו ליחידות אימונים כגוררי מטרות ונותרו בשירות עד אמצע שנות ה-80. עם זאת, זכה ה-Il-28 לתקופת שירות נוספת (אם כי זמנית) כאשר בסוף שנות ה-60 ותחילת ה-70 החליטו השלטונות הסובייטיים בראשות ליאוניד ברז'נייב להקים מחדש את ענף התעופה הטקטית במיוחד את המרכיב מטוסי התקיפה שלה (שנפגעה בצורה הקשה ביותר בתקופת חרושצ'וב), כאשר מספר יחידות הוסבו למטוס התקיפה Il-28Sh ולפחות שני רגימנטים מגרסה זו הוצבו במחוזות הצבאיים של המזרח הרחוק ועבר הבאיקל.
סין וקוריאה הצפונית.