Oblatany został 10 czerwca 1945, lecz z uwagi na niedopracowanie silnika AM-43, prace nad nim wstrzymano.
Użycie thumb|left|Uszkodzony Ił-10 należący do Sił Powietrznych Koreańskiej Republiki Ludowo-Demokratycznej na lotnisku Gimpo we wrześniu 1950 roku W lotnictwie radzieckim, Ił-10, jako nowy typ samolotu, najpierw wszedł na wyposażenie jednostek szkolnych. W styczniu 1945 weszły one na uzbrojenie 78. gwardyjskiego pułku lotnictwa szturmowego, lecz jednostka ta nie wzięła udziału w walce z powodu nieukończenia szkolenia. W końcowych walkach II wojny światowej w Europie wzięły natomiast udział trzy pułki Ił-10: 571. pułk lotnictwa szturmowego (od 15 kwietnia 1945), 108. gwardyjski pułk lotnictwa szturmowego (od 16 kwietnia 1945) i 118. gwardyjski pułk lotnictwa szturmowego (8 maja 1945). Kilkanaście samolotów zostało zniszczonych ogniem przeciwlotniczym lub na skutek awarii silników, lecz samolot okazał się udaną konstrukcją. Jeden Ił-10 został zestrzelony przez myśliwce Fw 190, natomiast załoga ze 118. pułku zestrzeliła inny Fw 190 i uszkodziła kolejny. Na dzień 10 maja 1945, w jednostkach bojowych radzieckiego lotnictwa było 120 sprawnych Ił-10 i 26 niesprawnych.