В начальный период освоения Ил-38 основной тактикой поиска подводных лодок была лишь «барьерная», когда на предполагаемом пути субмарин выставляли барьеры из радиогидроакустических буев. В начале 1970-х годов пришли к более эффективному методу поиска подводных лодок противника путем постановки буев по всей площади их предполагаемого нахождения, дополнившим «барьерную» тактику. Это потребовало внесения изменений не только в программное обеспечение бортовой ЦВМ, но и размещения на борту самолета дополнительного оборудования, в частности, автоматического навигационного прибора АНП-38, повысившего точность маневрирования при слежении за подводными объектами противника.

В 1972 году, глядя на применение заокеанского самолета «Орион» аналогичного назначения, опробовали методику полетов Ил-38 на трех и двух двигателях. Исследования проводились в 3-м управлении НИИ ВВС в Феодосии. Летные исследования подтвердили возможность увеличения продолжительности полета на двух двигателях, были даже определены полетные веса, допускавшие безопасное выполнение задания строевыми летчиками. Но дальше опытов не пошло. Скорее всего командование авиации ВМФ себя подстраховало, руководствуясь правилом «как бы чего не случилось».

В декабре 1971 года ряду ведущих специалистов, создателям противолодочного Ил-38, во главе с С.В. Ильюшиным присудили Государственную премию в области точной механики и оптики.

В 1982 году на экраны советских кинотеатров вышел художественный фильм «Случай в квадрате 36–80», в котором Ил-38 сыграл роль американского патрульного самолета.

В сентябре 1983 года Ил-38 из 77-го оплаб привлекали к поиску останков пассажирского самолета «Боинг-747» южнокорейской авиакомпании КАL, сбитого, скорее всего, не над территорией СССР и упавшего в Охотское море, а американцами над нейтральными водами вдали от наших берегов.

В 1989 году противолодочные самолеты оказывали посильную помощь экипажу терпевшей бедствие подводной лодки «Комсомолец».

Первую машину потеряли в декабре 1987 года на ТОФе. В тот день командиру корабля В.Н. Кошкину из 77-го оплап дд показалось, что самолет медленно разгоняется, и он принял решение прекратить взлет, когда стрелка указателя скорости показывала 250 км/ч. Тяжелая машина, несмотря на экстренное торможение, выкатилась за пределы ВПП и остановилась, получив настолько серьезные увечья, что ее пришлось списать.

Случались и трагедии. Так, 3 февраля 1994 года при заходе на посадку в сложных метеоусловиях Ил-38 авиации Северного флота задел крылом землю и потерпел катастрофу, унеся жизни семи членов экипажа.

В 1995 году российская делегация на Ил-38 впервые официально посетила авиабазу США Элмендорф (Аляска), а летом следующего года самолет противолодочной обороны стал участником международной авиационной выставки, проходившей на базе Королевских воздушных сил Великобритании Фейфорд.

Как следует из газеты «Красная звезда», 15 апреля 1999 года в ходе патрульного полета Ил-38 экипаж командира эскадрильи В. Землянова, вылетевший из Елизово, обнаружил у берегов Камчатки иностранную АПЛ. В тот день около 17 часов по камчатскому времени один из сброшенных радиогидроакустических буев неожиданно передал сигнал засечки подводной лодки. Дополнительно сброшенные буи позволили классифицировать контакт и, опознав в ней лодку типа «Лос-Анджелес», определить характер ее движения. Это произошло в районе Авачинской бухты, примерно в 100 милях к юго-востоку от Петропавловска-Камчатского. После доклада в штаб ВМФ экипаж следил за АПЛ около полутора часов. После чего работой бортовой РЛС в активном режиме с разрешения командования дал понять «гостье», что она обнаружена и ее пребывание вблизи российских берегов нежелательно.