Этот легендарный самолет стал первым реактивным фронтовым бомбардировщиком, а затем и носителем первой советской серийной атомной бомбы. Он принял участие в ядерных испытаниях под Семипалатинском и единственных войсковых учениях с использованием атомного оружия на Тоцком полигоне. После его первого публичного показа на майском параде 1950 года натовское командование присвоило этому самолету кодовое имя Butcher («Мясник», «Палач»), но позже изменило его на Beagle («Гончая»).
Отличные летные характеристики, надежность, невысокая цена (двухмоторный Ил-28 был дешевле одномоторного МиГ-15), современное оборудование (например, радиолокационный прицел, отсутствовавший у ближайшего конкурента, британской «Кан берры», а американцы до середины 1950-х годов не могли запустить в производство реактивный фронтовой бомбардировщик) – все это способствовало тому, что создатели советского авиашедевра получили Сталинскую премию по заслугам. В общей сложности было произведено более 6000 Ил-28, включая не только бомбардировщики, но и торпедоносцы, разведчики, постановщики помех, зондировщики атмосферы и другие модификации. Эти самолеты поставлялись в 20 стран, включая Польшу, ГДР, Кубу, Индонезию, Северную Корею, Марокко, Вьетнам, Нигерию, Сомали и даже Финляндию, а Чехословакия и Китай наладили собственное производство Ил-28.
Боевое крещение Ил-28 состоялось в 1956 году в Венгрии, где перешедшие на сторону мятежников венгерские летчики пытались бомбить советские переправы через Тису. Советский разведчик Ил-28Р, выполнявший аэрофотосъемку военных объектов, был сбит венграми над островом Чепель, и погибший экипаж был посмертно удостоен звания Героев Советского Союза. В том же году египтяне использовали Ил-28 в зоне Суэцкого канала, однако без особого успеха из-за недостаточной подготовки арабских пилотов, но и израильская ПВО не смогла успешно поражать такие цели. Во время арабо-израильской войны 1967 года большая часть египетских и сирийских Ил-28 была уничтожена на аэродромах.
Ил-28 также участвовал в гражданской войне в Йемене и в боевых действиях иракских войск против курдских повстанцев. Их «лебединой песней» стал Афганистан, где на Ил-28 воевали не советские, а афганские экипажи, так как в СССР самолет уже давно сняли с производства. Однако именно эти старые машины оказались «самыми подходящими для действий в горной местности».