Pierwszy prototyp Ka-252RŁD jeszcze bez wyposażenia elektronicznego został oblatany 25 listopada 1986 (numer 208). Kolejne dwa wyposażone już prototypy nr 031 i 032 powstały w latach 1990-1991. W 1991 roku prowadzono ich próby na lotniskowcu, ale główne problemy sprawiało dopracowanie radaru Oko. W ramach eksploatacji próbnej oba prototypy bazowały przez pewien czas od 1992 roku na pokładzie lotniskowca „Admirał Kuzniecow”. W roku 1996 śmigłowiec zakończył próby państwowe i został przyjęty na uzbrojenie marynarki wojennej Rosji pod oznaczeniem Ka-31, ale produkcji seryjnej dla Rosji przez dłuższy czas nie podjęto z uwagi na trudności budżetowe. thumb|left|Ka-31 marynarki Indii Pierwszym użytkownikiem Ka-31 stały się Indie – w 1999 roku zamówiły dziewięć, a następnie w 2001 kolejne pięć śmigłowców dla lotniskowca „Viraat” i trzech fregat projektu 11356. Pierwszy seryjny Ka-31 został oblatany 16 maja 2001. W latach 2003–2004 dostarczono zamówione śmigłowce. Zamówienie Ka-31 rozważają też Chiny. Ka-31 produkowane są w zakładach KumAPO w Kumiertau w Baszkirii.