Po zavedení začal Il-20 uskutočňovať prieskum v medzinárodnom vzdušnom priestore. Zahraničná rozviedka ho identifikovala až v roku 1978 a NATO mu priradilo kódové meno Coot-A. Lietadlá sa zapojili do sovietskej intervencie v Afganistane a šesť rokov po jej skončení aj do vojny v Čečensku.