据消息人士称，俄军有2架苏-34型机（尾号01和46）参与战役。第一架实施电子战，在内置电子战单元和机载设备的帮助下进行干扰，第二架使用反辐射导弹向格鲁吉亚机场、防空系统和雷达站实施打击。

  2015年9月30日起，俄罗斯在叙利亚的军事行动中使用了6架该型飞机。首次从5000米的高空对ISIS恐怖组织的目标进行了轰炸，彻底摧毁武装分子的指挥所和训练恐怖分子的基础设施。

  2016年8月16日，根据与伊朗政府的协议，俄空天军航空集群开始使用哈马丹机场，南部军区的苏-34和图-22M3被转移到该机场。根据俄罗斯与伊朗和伊拉克政府的协议，该组织从哈马丹机场通过伊拉克执行战斗任务，打击伊斯兰国和胜利阵线目标。该集群的飞机由来自叙利亚赫梅米姆空军基地的苏-30SM和苏-35S歼击机掩护。

  俄军在乌“特别军事行动”中积极使用苏-34轰炸机。在雷达、无线电工程和光电改装中配备悬挂式集装箱雷达侦察系统UKR-RL的飞机能够以最快的速度探测和分类乌克兰装甲车辆的纵队，作用距离达150-170公里。

  苏-34轰炸机的侦察吊舱还能够及时探明乌军NASAMS/-2防空系统的阵地，该阵地用于掩护乌军在赫尔松作战方向上的行动。

目前，俄国防部还未确认苏-34轰炸机的损失。苏-34型机在对乌“特别军事行动”中，最大程度地展示和实现了其作战优势，包括强大的精确打击和自我防护能力。