轻型RGB-16-1声呐浮标
RTB-91“涅尔琴斯克”辅助遥测浮标
伊尔-38的升级并不局限于传感器，在该机生产期间，最初的AI-20K发动机被更换成了功率更大的AI-20M，使飞机的最大起飞重量从63.5吨增加到66吨。在1974-1975年期间，伊尔-38的导航系统中增加了ANP-3V定位装置，提高了投放声纳时的准确度。
攻击武器库
伊尔-38装备有专为该机研制的533毫米口径AT-2鱼雷，这种电动推进的鱼雷重达1030千克，主动声呐引导头的探测距离为600-1000米。1971年，伊尔-38装备了苏联第一种火箭推进鱼雷——APR-1“秃鹰”，这种鱼雷长5.3米，重650-670千克，带一个固体燃料火箭发动机，引导头探测距离500-700米。
APR-2火箭助推鱼雷
APR-1在1981年被APR-2“鹞鹰-M”火箭推进鱼雷取代，后者体形较小，长度3.7米，重575千克，具有更敏感的引导头，探测距离1500米，可以对在水深600米以43节（80公里/小时）高速进行巡航的潜艇实施攻击。1981年，UMGT-1“海雕”电动鱼雷投产（又名AT-3，UMGT代表“通用小尺寸鱼雷”）投产，这种鱼雷重720千克，引导头探测距离1500米，最大作战水深500米。目前APR-2火箭助推鱼雷和UMGT-1鱼雷仍是伊尔-38的主要武器。
UMGT-1“海雕”电动鱼雷
20世纪90年代又出现了KAB-250-120PL“围栏”制导深弹，以及另一种火箭助推鱼雷——APR-3“鹰-M”。APR-3的尺寸略小于APR-2，有一个更为敏感的引导系统，探测距离2000米，最大作战水深800米。目前还不知道伊尔-38是否已装备这两种武器。
APR-3“鹰-M”火箭助推鱼雷
伊尔-38分布于翼梁前后的两个弹舱最多可装8.4吨声呐浮标和武器，正常载弹量是5430千克。最常见的挂弹方案有144枚RGB-1A或RGB-16-1浮标、10枚RGB-2浮标和两枚APR-2火箭助推鱼雷或UMGT-1鱼雷、或10枚PLAB-250-120深弹、或一枚RYu-2核深弹。在布雷作战中，伊尔-38能装8枚AMD-2-500M水雷或4枚UDM水雷。
伊尔-38的前后弹舱
任务的变化
伊尔-38的设计任务是侦察和打击装载了“北极星”潜射弹道导弹的美国核潜艇，伊尔-38的作战半径在当时来说应该是十分充裕了，与“北极星”A-1导弹的射程差不多。但在“北极星”改进型和更先进的“波塞冬”和“三叉戟”潜射弹道导弹的问世后，美国核潜艇无需在远离母港的海域发射导弹了，而在伊尔-38敌人基地附近实施反潜作战，无疑是有去无回。
1987年，VF-1中队的F-14A拦截一架伊尔-38
这种变化导致苏联大力发展攻击核潜艇来猎杀敌方的弹道导弹核潜艇，潜艇最危险的敌人还是潜艇。于是伊尔-38获得了一个新任务，那就是在苏联弹道导弹核潜艇离开母港时实施掩护，检查是否有敌方攻击核潜艇尾随。
1979年侦察“星座”号航母的伊尔-38
伊尔-38的机组在乌克兰尼古拉耶夫的第33战斗准备和机组复训中心接受了新任务的训练。1968年3月，在北莫尔斯克-1基地新成立的北方舰队第24独立远程反潜航空团接收了首批伊尔-38。随后太平洋舰队在符拉迪沃斯托克（海参崴）附近的尼古拉耶夫卡组建了类似的第77独立远程反潜航空团。1973年波罗的海舰队在拉脱维亚里加附近的斯库尔特组建了第145独立反潜航空中队。苏联解体后，驻斯库尔特的伊尔-38转移至俄罗斯远东地区堪察加半岛的叶利佐沃。
1982年在苏联电影《Случай в квадрате 36-80》扮演美国P-3的伊尔-38
伊尔-38还频繁被部署在海外基地。1970-1972年期间，伊尔-38从埃及马特鲁港基地起飞巡逻地中海。该机在1976年又被部署在索马里的哈尔格萨和达法德。1978-1979年及1985年，该机被部署在也门亚丁，1980年又部署到埃塞俄比亚的阿斯马拉。1982年起伊尔-38从利比亚、叙利亚和莫桑比克的基地起飞在地中海上空巡逻。该机也经常被部署在越南金兰湾。
越南金兰湾基地
20世纪90年代，伊尔-38首次以和平目的飞往西方。1995年，属于俄罗斯列尼涅兹控股公司（一家专门研制航电设备、导航设备和高精度瞄准系统的公司）的71号伊尔-38访问了美国阿拉斯加州的埃尔蒙多夫空军基地和得克萨斯州的谢尔曼格雷森机场，这次访问与德州仪器一项未知合同有关。1996年7月20-21日，一架来自奥斯特罗夫的伊尔-38 22号机参加了英国皇家空军在费尔福德举办的国际纹身展。
