1987年3月7日，第一架喷涂有伪民机注册号CCCP-76701的伊尔-78M原型机开始了首次飞行。这一改进后的“大富豪”衍生机型在20世纪80年代末开始投入批量生产，最后一架为苏联空军生产的该型飞机于1991年驶下生产线。伊尔-78M的使用寿命被设计为35年，共8000飞行小时，可进行6000次起降。
在1983年至2006年间，整个伊尔-78空中加油机家族最终有多达52架飞机被生产制造出来，其中包括32架“基本型”伊尔-78，之后是13架经过改进的伊尔-78M。在这些飞机当中，约有40架服役于苏联空军麾下，据信还有3架“大富豪”仍由苏联航空工业部所有，由伊柳辛设计局负责对其开展各种试验项目。
有一架型号为伊尔-78E（这是专门用于出口的伊尔-78M衍生机型）的飞机于20世纪80年代后期被研制出来，并于1991年被出售给了利比亚，以支持该国新购买的苏-24MK“击剑手-D”战斗轰炸机机队的运行。之后，印度空军也在2003年至2006年间接收了一批共6架新生产的伊尔-78MKI加油机。印度空军的“大富豪”机队由第78中队驾驶飞行，该中队使用以色列提供的可拆卸式软管-锥套吊舱单元和浮锚对飞机进行了改装，以便既能向印度空军机队中的俄罗斯战术飞机进行空中加油，也能向其装备的法国战术飞机进行空中加油。
后苏联时代
1991年12月苏联解体后，空中加油机第409团由之前苏联加盟共和国乌克兰的空军所继承。然而，相对于原先苏联空军频繁的飞行作业，那支数量高达23架的伊尔-78空中加油机机队已经再也不被需要了，这些飞机很快就被改装成了航空运输工具。自1993年以来，乌克兰的伊尔-78飞机已经在世界范围内被用于开展商业航空运输，以运送货物和燃料；有些伊尔-78甚至被租借给当地的多家航空公司进行商业航空运输作业。
目前，已换装新一代喷气式战术飞机的俄罗斯前线航空兵飞行员每年仅能与“大富豪”进行一到两次空中加油操作练习
为数不少的伊尔-78飞机甚至被直接出售给外国的军方和民间客户。乌克兰空军自己最终保留了一支下辖6到8架伊尔-78的机队，另外大部分飞机被长期封存或用作零件来源，有一些甚至被报废。有2架伊尔-78飞机被卖给了美国的一家民间客户（北美战术航空公司），但最终只有1架飞机在2006年交付，第2架仍停留在乌克兰。
1999年，6架之前隶属于乌克兰的伊尔-78飞机被出售给了阿尔及利亚，由阿尔及利亚的空军部队作为空中加油机使用，这也恢复了该机型最初所应当扮演的角色。另外还有1架伊尔-78飞机于2001年被交付给安哥拉，用作非军事货运飞机。
在进入21世纪的第一个十年后期，乌克兰还设法向巴基斯坦出售了4架翻新后的“大富豪”空中加油机，这些飞机被称为伊尔-76MP，是使用原始的伊尔-78空中加油机的机身翻新的，于2009年至2011年间陆续交付给巴基斯坦空军。
巴基斯坦空军的伊尔-76MP，从图中可见“大富豪”机舱内圆柱形油箱的外观
无独有偶，原先苏联空军的近卫空中加油机第1230团则由俄罗斯空军继承，这支部队在1994年获得了“空中加油机第203团”的新番号。2000年，新的空中加油机第203团从恩格斯空军基地搬到了莫斯科以南的梁赞-迪亚吉列沃（Ryazan-Dyagilevo）机场。2008年，俄罗斯空军的“大富豪”空中加油机机队再次经历了一场改革，这次，他们成为了第43战斗训练和机组人员换装中心麾下的一个组成单位。
2013年12月，俄罗斯空军这支驻扎在梁赞-迪亚吉列沃机场的硕果仅存的空中加油机部队又恢复了他们在1994年至2008年间的番号：其又被重新称为“空中加油机第203团”，并直接向总部位于莫斯科的俄罗斯远程航空兵司令部负责。根据俄罗斯国营的“红星”电视台频道的报道，在2018年年中，俄罗斯空天军拥有一支由10架伊尔-78M和5架伊尔-78组成的空中加油机机队。
提升性能
第一架伊尔-78M-90A空中加油机是在俄罗斯东南部乌里扬诺夫斯克市的“航星-SP”（Aviastar-SP）飞机制造厂里生产的，该机以改进后的伊尔-76MD-90A型军用运输机为基础，并于2017年11月29日下线。下线的第一架伊尔-78M-90A机身上喷涂的俄罗斯国家航空器注册号为RF-78741，该机于2018年1月25日首飞。工厂试飞计划的完成为下一步在俄罗斯空天军下属的第929国立试飞中心开展更复杂的飞行测试活动铺平了道路。
这架正在接受“大富豪”空中加油的飞机隶属于“俄罗斯勇士”飞行表演队，照片摄于利佩茨克基地上空
饶是如此，俄罗斯空天军的新一代空中加油机还是经历了漫长的研发过程，唯一的一架原型机（序列号为c/n 02-01）于2015年2月在“航星-SP”飞机制造厂开工，原始合同要求在2016年年初进行首飞，但该项目拖延了两年。
根据最初的估计，俄罗斯空天军的需求量大约为30架新型加油机，以补充现有的伊尔-78和伊尔-78M机队；俄罗斯空天军也计划通过升级和使用寿命延长计划对老旧的伊尔-78进行“循环使用”。不过，生产订单尚未下达，具体的合同很有希望在成功完成伊尔-78M-90A的首次飞行测试后签署。
伊尔-78M-90A的批量生产工作有望最早在2021年开始，但需要在俄罗斯空天军对该机型完成详尽的测试工作并获得令人满意的结果后再开始
实际上，在2018年8月，俄罗斯国防部副部长阿列克谢•克里沃鲁奇科（Alexey Krivoruchko）就向媒体表示，一份长期的合同将只涵盖14架伊尔-78M-90A，其中最后一批飞机定于2027年交付给俄罗斯空天军。他还暗示订单可能还会增加，但短期目标是要从2018年开始进行的试飞工作中取得积极的成果。