L'armée de l'air russe déploie des Su-34 en Syrie en soutien à l’armée syrienne pendant la guerre civile syrienne. Dès le , soit quelques jours après le début de l'intervention militaire russe en Syrie, des Su-34 effectuent des missions de bombardement depuis la base syrienne de Hmeimim. En , des Su-34 et des Tu-22M3 russes décollent de la base iranienne de Hamedan pour frapper des cibles de l’État Islamique et du Front Fatah Al-Cham dans les provinces d'Alep, de Deir ez-Zor et d'Idlib. Ils détruisent plusieurs dépôts de munitions, postes de commandement et camps d'entraînement.