1980 年 11 月 10 日，当四架伊拉克米格-23 空袭阿巴丹北部的伊朗地面部队时，他们遭到了第 82 战术战斗机中队的两架 F-14 的拦截。一架米格在仅 300 米（980 英尺）的高度被一枚 AIM-7 炸断，这张米格残骸的照片就是在其坠向地面的时候拍摄的。剩下的三架米格立即飞回了伊拉克
1981 年 9 月开始，伊拉克空军开始装备先进的幻影 F1 战斗机，这是法国达索公司为了和 F-16 竞争而推出的最新一代战斗机，放弃了达索传统的无尾三角翼布局，而采用常规的机翼-尾翼布局。1982 年开始，伊拉克空军的米格-23ML 也开始服役，这是米格设计局在米格-29 没有服役之前推出的过渡型战斗机，在飞行性能和电子系统能力上大大超过传统的米格-23。新型战斗机的加入给伊朗空军增加了很大的压力。同时，伊拉克加紧了地面的攻势，试图将新夺取的伊朗胡齐斯坦地区的占领永久化，而这是伊朗的主要石油产地。1981 年下半年到 1982 年上半年，两伊之间的空战几乎每天都有，同时，为了阻止科威特公开倒向伊拉克，伊朗开始向科威特做“警告飞行”，但 1981 年 10 月 20 日，两架伊朗 F-4 战斗机遭到科威特的幻影战斗机的拦截，一架被击伤，伊朗空军立刻中止直接飞越飞行，而改为设置空中陷阱。10 月 26 日，两架伊朗 F-4 作为诱饵出击，两架 F-14 在后方低空隐蔽跟进，并得到一架 EC-130 电子战飞机的支援。到达科威特布比杨岛附近上空时，F-4 双机突然压低高度，而 F-14 双机则跃升到高空，并打开雷达搜索。很快，F-14 发现 4 架不明战斗机正在向 F-4 双机高速飞来，40 公里之后还有两架伊拉克米格-21 也在向这个方向靠拢。在敌我识别装置判明不是友机之后，两架 F-14 各发射了两枚“不死鸟”导弹，三枚导弹向目标飞去，但一枚导弹故障坠海。伊朗 F-14 机组正在等待对方四机编队散开规避，好靠上去格斗，但对方似乎对来袭导弹一无所知，直直地飞过来，三枚导弹击中三架战斗机后，第四架战斗机才规避逃离。EC-130 上的监听人员听到阿拉伯语的呼叫：“遭到科威特‘霍克’防空导弹的攻击”。两架伊朗 F-14 紧接着对后续跟进的米格-21 发射了“麻雀”导弹，击落其中一架，另一架规避逃离成功。
4010 号幻影 F1EQ 是 1981 年提供给伊拉克的第一批 16 架达索战斗机之一。经过漫长的入役过程之后，这种型号的战斗机在 1981 年 12 月在北部波斯湾上空被伊朗“雄猫”打得惨不忍睹。无论在高速还是在低速时，幻影 F1EQ 都有有效的武器。然而，伊朗飞行员的训练更佳且更具战斗经验，再加上幻影的雷达告警接收器性能较差，这使其在 AIM-54 面前不堪一击，从而抵消了幻影 F1 的任何优势。相对于幻影 F1，伊朗飞行员更加尊重装备 R550 导弹的米格-21 以及高速飞行的米格-25
这三张照片展示了特别为“雄猫”修建的哈塔米（Khatami）空军基地的中央控制塔、精心建设的地面支援基础设施以及庞大的加固飞机掩体（每一个掩体都可最多容纳两架 F-14A）。基地建于伊朗中部伊斯法罕（Esfahan）周围的沙漠中，其唯一的用途就是作为伊朗 F-14 的主要行动中心
战斗后，伊朗声称击落三架伊拉克幻影，加一架米格-21。伊拉克声称在整个战争中从来没有幻影被击落过。第二天科威特电视上显示了四架飞机的残骸，声称是被击落的伊朗 F-4，但残骸尾翼上伊拉克的标志清晰可见。战后据在科威特空军担任 A-4 战斗轰炸机飞行教官的美国海军陆战队飞行员报告，科威特空军在这一期间神秘地损失了若干架幻影战斗机，原因不明。这真叫一个乱！
第 7 战术战斗机基地的 3-6068 号 F-14A 正在接受一架伊朗 KC 707 的加油。空中加油这一性能对于伊朗“雄猫”的成功是至关重要的，因为巡逻时间和作战半径都增加了。通过加油，飞机在战斗巡逻区中的飞行时间可以长达 12 个小时，或者能够深入伊拉克境内作战，。空中加油还使长时间高速作战变得更容易，例如当 F-14 拦截闯入伊朗领空的苏联米格-25 时。令人惊讶的是，当伊朗国王在 1979 年初倒台以后，西方的观察家们——受到伊朗的混乱局势以及美国技术援助撤离的影响——宣称整个伊朗 F-14 机群都不能出动作战了。1980 年秋，在胡齐斯坦（Khuzestan）前线与伊拉克空军鏖战的同时，伊朗空军对其“雄猫”机组进行了高强度的昼间和夜间空中加油训练。虽然绝大部分伊朗 F-14 飞行员在 70 年代有着丰富的 F-4 飞行经验，必然进行过空中加油，但因为在 1979 年大部分时间里停飞，而在 1980 年又在监狱里待了很长一段时间，因此他们中的大多数人必须重新取得资格。除了空中加油以外，在战争的最后几年里，伊朗空军的“雄猫”还因装备了秘密研制的外挂油箱而增加了航程，这种油箱与美国海军所用的外挂油箱是一样的
F-14 战斗机和“不死鸟”导弹的实际性能一直是一个广受争议的话题，但这个组合在两伊战争中成为伊朗空军的王牌组合，F-14 不仅在远程防空截击作战中取得了优秀的战绩，在近距格斗中也出类拔萃。但最引人注意的，还是伊朗“不死鸟”导弹的出人意外的战绩。这是一种用来拦截高空高速轰炸机的远程空空导弹，机动性并不出色，打下图-22 这样的轰炸机没有什么奇怪，但打下机动性优秀的米格-21 和幻影战斗机就不简单了。更加奇怪的是，被击中的飞机常常直到最后一秒钟前并不知道受到攻击，不少被“不死鸟”导弹击落的伊拉克战机至今被伊拉克划到“不明原因”或者地面防空火力，这一方面是伊拉克坚信西方的说法：伊斯兰革命已经毁了伊朗空军，F-14 和“不死鸟”导弹无法作战；另一方面是被攻击的飞机没有受到任何预警。第一个原因好理解，但第二个就有点奇怪了，只有一个可能：“不死鸟”导弹的主动雷达制导系统和 F-14 上的 AWG-9 边跟踪边扫描雷达的电磁特征对当时的伊拉克（还有科威特）飞机的雷达告警装置很陌生，所以充耳不闻，被锁定了也不知道，到死也不知道是怎么死的。1987 年 2 月 18 日，一架伊朗 F-4 和一架 F-14 在哈克岛以南巡逻，地面雷达告警，发现两架伊拉克幻影。F-14 命令 F-4 打开雷达，以迷惑伊拉克幻影，到 17 公里距离上，F-14 打开雷达，发射“麻雀”导弹，击中一架，然后一个鹞子翻身，在近距离上发射了一枚“响尾蛇”导弹，又击中了第二架，飞行员福瓦德.塔伊特上尉跳伞成功，被伊朗方面俘虏。在审讯中，他坚持伊朗的所有 F-14 都不能飞了，但 F-4 没有发射导弹（这个倒是确实的），所以他不知道是谁把他打下来的。审讯官费了好大劲才忍住没有告诉他，他是被“不能飞”的 F-14 打下来的。