Більшість своїх бойових вильотів здійснював на нічні бомбардування. Брав участь у бомбардуваннях Данцига, Тильзита, Інстербурга, Кенігсберга, Галаца, Бреслау, Будапешта, Варшави. Командуванням неодноразово відзначалася висока ефективність бомбардувань, вироблених Воробйовим. Брав участь у повітряних боях на Курській дузі та прориві блокади Ленінграда, звільнення Севастополя, боїв біля озера Балатон в Угорщині. Останні свої бойові вильоти Воробйов здійснив у квітні 1945 року, бомблячи Берлін. Всього за роки війни гвардії майор Іван Воробйов здійснив 213 бойових вильотів на бомбардування військово-промислових об'єктів у глибокому тилу противника на літаку Іл-4 з них 199 вночі.