המטוס ביצע את טיסת הבכורה שלו ב־13 במאי1913. מאז, הוא היה בשימוש חיל האוויר הרוסי. בספטמבר 1914, הועברו 4 מטוסי איליה מורומץ לחיל האוויר הרוסי. בדצמבר אותה שנה, הודיע הצארניקולאי השני על הקמת סיירת ספינות האוויר, "טייסת איליה מורומץ". במסגרת מלחמת העולם הראשונה, ביצעה הטייסת למעלה מ-400 טיסות, הטילה 65 טונות של פצצות, השמידה 12 מטוסי אויב ואיבדה מטוס אחד בלבד, במהלך קרב אווירי. בסך הכול, יוצרו 73 מטוסי "איליה מורומץ". ייצור המטוס הופסק ב-1918, עקב פרוץ המהפכה הרוסית. "איליה מורומץ" היה מטוס הנוסעים הראשון בעולם, והמטוס הראשון שהכיל חדרי שינה, שירותים וסלון. טיסתו המסחרית האחרונה נערכה ב-1922.המטוס המשיך לשמש כמטוס אימון בבית הספר לטיסה עד לשנת 1923, הופסק השימוש בו לחלוטין, עקב הזדקנותו והעדר יכולת לתחזק אותו.
מדינות/ארגונים שעשו שימוש במטוסי איליה מורומץ (1914-1920)