במהלך הסלמת יוני-יולי 2014 יירטו סוללות "כיפת ברזל" בדרום הארץ עשרות רקטות שירו הפלסטינים, כולל 12 רקטות שנורו במטח אחד ב-7 ביולי. בעקבות הירי הכבד פתח צה"ל במבצע צוק איתן ושבע סוללות "כיפת ברזל" נפרשו ברחבי הדרום והמרכז. הסוללות יירטו למעלה ממאה רקטות שירו הפלסטינים, כולל רקטות ארוכות-טווח מדגמי "M-75" ו"פג'ר 5". היירוטים התבצעו מעל ירושלים, גוש דן, השפלה, השרון, חוף הכרמל, אשדוד, באר שבע, קריית גת, אשקלון, דימונה, שדרות ויישובים רבים נוספים. במהלך כל המבצע יירטו 9 סוללות "כיפת ברזל" 735 רקטות לטווחים שונים שירו הפלסטינים מרצועת עזה. לפי נתוני מנהלת "חומה" עמד שיעור ההצלחה של המערכת בצוק איתן על 89.6% (נתון הכולל 65 יירוטים ידניים שהופעלו בניגוד לתכנות היירוט האוטומטי של המערכת).
כיפת ברזל המשודרגת.
ב-2016 שודרגה "כיפת ברזל" ונוספה לה היכולת ליירט פצצות מרגמה.
ב-17 בספטמבר 2016 רשמה מערכת "כיפת ברזל" יירוט ראשון בגזרת רמת הגולן כאשר יירטה שתי פצצות מרגמה שנורו מסוריה. ב-10 במאי 2018 יירטה "כיפת ברזל" 4 רקטות "פג'ר" ששוגרו מסוריה אל עבר רמת הגולן על ידי משמרות המהפכה האסלאמית של איראן.
בבוקר 29 במאי 2018 ירה הג'יהאד האסלאמי הפלסטיני מטח של 25 פצצות מרגמה אל עבר יישובי עוטף עזה והירי נמשך לכל אורך היום. הירי כלל פצצות מרגמה קצרות-טווח ורקטות ארטילריות איראניות בעלות טווח קצר ובינוני. "כיפת ברזל" יירטה לפחות 25 פצמ"רים ורקטות. זוהי הפעם הראשונה בה "כיפת ברזל" מיירטת פצצות מרגמה מרצועת עזה. הירי תלול המסלול נמשך עד לבוקר שלמחרת וגם במהלכו ביצעה "כיפת ברזל" מספר רב של יירוטים מוצלחים, בהם פצמ"רים רבים ורקטות שנורו על יישובים הצמודים לגדר המערכת סביב רצועת עזה.
במהלך 14 ביולי 2018 ירו ארגוני הטרור הפלסטיניים כ-210 רקטות ופצצות מרגמה, "כיפת ברזל" יירטה כ-50 רקטות ב-96% הצלחה.
במהלך 8–9 באוגוסט 2018 שיגרו ארגוני הטרור הפלסטיניים כ-180 רקטות ופצמ"רים. "כיפת ברזל" יירטה כ-30 רקטות.
במהלך יומיים של הסלמה בנובמבר 2018 נורו לישראל כ-460 רקטות ופצמ"רים. "כיפת ברזל" ירטה כ-120 רקטות, אך כ-20 רקטות פגעו במבני מגורים, חקלאות וכבישים וגרמו להרוג אחד, לפצועים ולנזק.
ב-20 בינואר 2019 יירטה "כיפת ברזל" טיל קרקע-קרקע איראני ששיגר כוח קודס של משמרות המהפכה האסלאמית לעבר צפון רמת הגולן ואתר החרמון. בכלי התקשורת פורסם כי הטיל ששוגר היה טיל כבד בעל טווח של 250 ק"מ ורש"ק במשקל 200 ק"ג – שונה מאוד מרקטות "גראד" – ויירוטו מהווה הישג מבצעי וטכנולוגי למערכת "כיפת ברזל".
ב-19 בנובמבר 2019 לפנות בוקר נורו 4 רקטות לעבר אזור החרמון, כולן יורטו על ידי "כיפת ברזל".
העימותים ברצועת עזה 2019.
ב-14 במרץ 2019 שיגרו הפלסטינים מרצועת עזה שתי רקטות לעבר תל אביב, "כיפת ברזל" יירטה אחת מהן והשנייה נפלה בשטח פתוח, הירי הזה הביא לפתיחת הסלמת מרץ-אפריל 2019.
ב-4 במאי החמאס החל לירות רקטות ופצצות מרגמה באופן בלתי פוסק לעבר עוטף עזה, חבל לכיש, השפלה, בית שמש, באר שבע וערד, והירי הזה נמשך לכל אורך היום, 240 רקטות יורטו על ידי "כיפת ברזל" ב-86% אחוזי הצלחה, אך אלה שחדרו הרגו 3 אזרחים וטיל נ"ט הרג אזרח נוסף, הירי המשיך עד ל-6 במאי אז הושגה הפסקת אש.
בליל 11 ביוני נורתה רקטה לעבר שדרות, המערכת ניסתה ללא הצלחה ליירט אותה, והיא פגעה פגיעה ישירה בבית, לא היו נפגעים.
בערב 17 באוגוסט נורו שתי רקטות לעבר יישובי עוטף עזה, שתיהן יורטו על ידי מערכת "כיפת ברזל".
ב-19 בספטמבר, המערכת שיגרה, ככל הנראה בשוגג, 4 טילים מיירטים, לא נורו רקטות או פצצות מרגמה באותו מועד.
ב-12 בנובמבר, כחלק מ"מבצע חגורה שחורה", הג'יהאד האסלאמי הפלסטיני שיגר כ-450 רקטות לעבר עוטף עזה, חבל לכיש, גוש דן, מודיעין, ערי הדרום והשפלה, עד בוקר ה-14 בנובמבר אז הושגה הפסקת אש. "כיפת ברזל" יירטה כ-167 מהם בשיעור הצלחה של כ-93%. הירי הכבד החל לאחר שצה"ל ביצע סיכול ממוקד בבהאא אבו אל-עטא, בכיר בג'יהאד האסלאמי שהיווה, על פי טענת דובר צה"ל, פצצה מתקתקת.
בערב 26 בנובמבר שוגרו שלוש רקטות לעבר שדרות, "כיפת ברזל" יירטה את כולן כיוון שזיהתה שכולן מהוות איום.
במהלך 29–30 בנובמבר שוגרו מספר רקטות ופצצות מרגמה לעבר יישובי עוטף עזה ומועצה אזורית חוף אשקלון, חלקן יורטו על ידי "כיפת ברזל".
בערב 25 בדצמבר בוצע ירי רקטה לעבר אשקלון, במהלך הנאום של ראש הממשלה בנימין נתניהו, הרקטה שנורתה יורטה על ידי "כיפת ברזל".
מבצע שומר החומות.
על פי צה"ל במהלך מבצע שומר החומות יורטו על ידי מערכת כיפת ברזל 661 רקטות קרקע-קרקע. במהלך המבצע ירה החמאס כ-3300 רקטות ששוגרו במטחים של מאות בפרקי זמן קצרים אל עוטף עזה, גוש דן, השפלה והשרון. אף על פי ששיעור היירוטים המוצלחים עמד על למעלה מ-90% מהרקטות שכוונו לשטחים בנויים, רקטות אחדות שלא יורטו פגעו באזורים מיושבים וגרמו להרוגים ופצועים ולנזק לרכוש. על פי ההערכות, לצד הצלת חיי אדם, מנעה המערכת נזקים של בין מאות מיליונים למיליארד שקלים.
ב-13 במאי או ב-14 במאי יירטה כיפת ברזל כלי טיס בלתי מאויש של חמאס שחדר לשטח ישראל מרצועת עזה. זהו היירוט המבצעי הראשון מסוג זה של המערכת. ב-15 במאי הפילה כיפת ברזל כטב"ם נפץ נוסף.
במבצע זה אירעו שתי תקלות מבצעיות לכיפת ברזל:
מבצע עלות השחר.
לפי דובר צה"ל, במהלך המבצע יירטה כיפת ברזל כ-380 רקטות, בשיעור הצלחה של 96%.
הפולמוס סביב פיתוח המערכת.
ההחלטה על בחירת מערכת "כיפת ברזל" של "רפאל" כפתרון להגנה מפני רקטות, שהתקבלה בתחילת 2007 על ידי ועדת מומחים של משרד הביטחון שמצאה אותה כיעילה ביותר מבין כל האלטרנטיבות שהוצעו, נתקלה בהתנגדות נמרצת מבכירים בצה"ל, כולל הרמטכ"ל דני חלוץ שטען שהיא לא מעשית, ומפקד חיל האוויר עידו נחושתן שסבר כי היא תסכן את מטוסי החיל. כמו כן התנגדה למערכת עמותת "מגן לעורף", שהחל משנת 2000 עמלה על פיתוח מערכת ההגנה באמצעות לייזר "נאוטילוס". על אף ההתנגדות, פעל שר הביטחון, עמיר פרץ, לקידומה של מערכת "כיפת ברזל" והביא אותה לאישור ראש הממשלה, אהוד אולמרט. האחרון אישר את הבחירה אך הצהיר כי אינו מתכוון למצוא מימון לפרויקט.
בהפעלת המערכת נלקח בחשבון פער העלויות הגבוה - העלות המשוערת של טיל היירוט היא כ־35,000–50,000 דולר, ואילו ייצור של רקטת "קסאם" עולה בין עשרות למאות דולרים; וכן הנזק המשוער מפגיעת רקטה באזור מיושב.
על מנת לחסוך בטילי יירוט, מערכת השליטה ובקרה של "כיפת ברזל" אמורה לקבוע מראש אלו רקטות עלולות לפגוע בשטחים מאוכלסים ותיירט רק רקטות המהוות איום.
עם מבקרי המערכת מעת פיתוחה נמנה הפרשן הצבאי ד"ר ראובן פדהצור, שטען בתחילת הפיתוח ש"כיפת ברזל" אינה יעילה בהתמודדות עם איום ה"קסאם" על יישובי עוטף עזה, בשל זמן המעוף הקצר של הרקטות מאתרי השיגור ברצועת עזה עד ליישובים אלו. למערכות יירוט פוטנציאליות אחרות יוחסה יעילות גבוהה יותר, בהן מערכת "נאוטילוס", שפותחה במשותף על ידי ארצות הברית וישראל משנת 1995 עד 2005, בעלות של 600 מיליון דולר, אז הוחלט שהפרויקט אינו בר מימוש, זאת לאחר שלושה עשורים בהם חיל הים האמריקאי ניסה לשווא לפתח מערכת יעילה מסוג זה. החברה האמריקאית "נורת'רופ גראמן" הציעה לפתח אבטיפוס מתקדם יותר של "נאוטילוס", "סקייגארד", שהיה אמור לעשות שימוש בקרני לייזר כימי ליירוט רקטות, כאשר עלות כל אלומת יירוט היא כ-1,000–2,000 דולר. "נורת'רופ גראמן" טענה שביכולתה לפרוס את המערכת בתוך 18 חודשים, בהשקעה קטנה יחסית של 180 מיליון דולר או 8 מערכות ב-500 מיליון דולר. גורמי ביטחון בישראל דחו את ההצעה, בציינם את תוספת הזמן והעלויות הכרוכות בכך. מערכת נוספת היעילה מאוד לטווחים קצרים היא "פלנקס C-RAM" שהוכיחה עצמה פעמים רבות בהגנה על כוחות אמריקאים בעיראק ובאפגניסטן, חסרונה הוא בטווח הקצר שלה ולכן יכולה להגן רק נקודתית על מבנים או אזורים קטנים בעלי חשיבות כגון בסיסים או תחנות כוח.
חרף הביקורת, ראשי רשויות וערים בצפון הארץ ודרומה - בהן באר שבע, אשקלון וקריית שמונה - דרשו הצבת סוללות "כיפת ברזל" בעירם כדי לספק הגנה לתושבים. דרישות אלה גברו בעקבות הצלחות המערכת ביירוט רקטות בתחילת אפריל 2011.
דעות סביב תפקוד המערכת.
בעקבות הצלחותיה הראשונות של המערכת אמר שר הביטחון אהוד ברק ש"זהו הישג יוצא דופן של התעשייה הביטחונית הישראלית ושל מערכת ההגנה האווירית", והביע הערכה רבה לחיל האוויר ולתעשיות הביטחוניות, ובראשן חברת "רפאל", מפתחת המערכת.
בעקבות אחוזי היירוט הגבוהים של "כיפת ברזל" בהסלמת מרץ 2012, זכתה המערכת לשבחים רבים. אמר מנכ"ל חברת "אלתא", שפיתחה ומייצרת את המכ"ם של המערכת, כי המערכת הצליחה מעבר למצופה.
בשנת 2012 ניתן פרס ביטחון ישראל לשמונה ממפתחי המערכת ממפא"ת ומ"רפאל".
מערכת "כיפת ברזל" זכתה לשבחים רבים בעולם בעקבות הצלחתה הרבה ויעילותה הגבוהה. היועץ לביטחון של ארצות הברית, סטיבן זלוגה, אמר שהצלחתה של מערכת "כיפת ברזל" להשמיד 90 אחוזים מהרקטות שאותם היא מיירטת היא ב"רמה גבוהה ביותר", מעל המצופה בדרך כלל ממערכת הגנה אווירית. המגזין "סלייט" דיווח שאחוז היעילות של "כיפת ברזל" הוא "חסר תקדים" בהשוואה למערכות הגנה אווירית קודמות דוגמת ה-"MIM-104 פטריוט".
ב-20 במרץ 2013, במהלך ביקורו של נשיא ארצות הברית, ברק אובמה, בישראל, נפרשׂה סוללת "כיפת ברזל" בנמל התעופה בן-גוריון על מנת שיבקר בה ויתרשם מיכולותיה. אובמה חלק שבחים למערכת ולמפעיליה. המערכת זכתה לשבחים רבים בעולם בזכות הישגיה במבצע צוק איתן.