В декабре 1914 года специально для «Муромцев» было создано уникальное авиационное подразделение – Эскадра воздушных кораблей (ЭВК), подчиненная непосредственно Верховному главнокомандующему. Начальником ЭВК стал глава РБВЗ М.В. Шидловский, которому присвоили чин генерал-майора (он стал первым генералом авиации в истории России). Штаб ЭВК разместился в польском местечке Яблонна. А уже 15 февраля 1915-го «Илья Муромец» № 150 отправился в первый боевой полет – правда, из-за сильной облачности он прошел безрезультатно. Но уже 24 и 25 февраля мир увидел, на что способны русские тяжелые бомбардировщики. «Муромец» сбросил на станцию Вилленберг свыше 160 пудов (2620 килограммов) бомб. В отчете о налете было сказано, что «разрушено станционное здание и пакгауз, 6 товарных вагонов и вагон коменданта, причем комендант ранен, в городе разрушено несколько домов, убито 2 офицера и 17 нижних чинов, 7 лошадей. В городе паника, жители в ясную погоду прячутся в погребах». 14 июня 1915-го еще один «Муромец» удачно бомбил станцию Пржеворск, уничтожив стоящий на путях состав с 30 тысячами снарядов. В дальнейшем экипажи «Муромцев» настолько ювелирно отработали приемы бомбометания, что могли поразить движущуюся колонну из пяти грузовиков, причем все пять бомб ложились точно в цели.

5 июля 1915 года «Илья Муромец» № 150 (экипаж – командир поручик И.С. Башко, помощник командира поручик М.В. Смирнов, артиллерийский офицер штабс-капитан А.А. Наумов и моторист младший унтер-офицер А.М. Лавров) принял первый воздушный бой с врагом. Из оружия у авиаторов имелись карабин, ручной пулемет «мадсен» с 250 патронами и 15 бомб. Несмотря на ожесточенный огонь противника, экипаж бомбардировщика успешно выполнил задание и пришел на свой аэродром. За этот героический бой командир корабля И.С. Башко был произведен в чин штабс-капитана и награжден орденом Святого Георгия 4-й степени, получили награды и другие члены экипажа. В годы Первой мировой войны в русской авиации появилась целая плеяда выдающихся летчиков, воевавших на «Муромцах». Кроме И.С. Башко это Г.В. Алехнович, Д.А. Озерский, Г.Г. Горшков, Д.Д. Макшеев, А.В. Панкратьев, А.М. Констенчик и другие.

На «Илье Муромце» воевал и самый экзотический по происхождению русский летчик Первой мировой – негр-полинезиец Марсель Пля. Он в звании младшего унтер-офицера был мотористом на «Илье Муромце» № 10 поручика А.М. Констенчика. Марсель был привезен в Россию подростком, но после начала войны отказался возвращаться во Францию и вступил в ряды русской армии – сначала как шофер, потом как летчик-моторист. Воевал Марсель геройски и за два боевых вылета был удостоен Георгиевских крестов 4-й и 3-й степеней. Первую награду он получил 11 апреля 1916 года «за то, что 26 марта 1916 года, во время полёта на воздушном корабле «Илья Муромец № 10», когда лопнувшим гибким валом счётчика была разрезана трубка, соединяющая водяную помпу с водяной трубой, и вода широкой струёй начала выливаться через отверстие в трубке, что грозило гибелью для мотора, зажал отверстие руками и прекратил дальнейшее вытекание воды, просидев на крыле 1 час 10 минут, чем и дал возможность вернуться домой и сесть на аэродром». Второй крест Марсель Пля получил уже через две недели «за то, что 13 апреля 1916 года, при полёте на воздушном корабле № 10, подвергаясь сильному обстрелу зенитных орудий противника во время бомбардировки ст. Даудзевас, всё время находился на верхней площадке корабля, наблюдая за появлением противника в воздухе. В то время, когда одновременно разорвавшимися тремя снарядами был тяжело ранен командир корабля и корабль, сильно повреждённый и потерявший скорость, начал падать вниз, оставаясь на своём посту, доблестно и самоотверженно исполнял возложенную на него обязанность, и только лишь по приказанию артиллерийского офицера сошёл вовнутрь кабины. Вылез на крыло и в течение 20 минут производил исправление подбитых трёх моторов и помогал помощнику командира корабля благополучно довести корабль до аэродрома». После революции Марсель Пля вернулся во Францию и умер в 1951 году в пригороде Парижа.

Всего в течение 1915 года «Ильи Муромцы» выполнили около ста боевых вылетов, зачастую проникая в глубь территории противника более чем на 200 километров. С начала июня из-за отступления русской армии из Польши штаб ЭВК переместился из Яблонны в белорусскую Лиду, а еще позже – в Псков; кроме того, два «Муромца» базировались на Юго-Западном фронте и две – на Северном. Потерян был только один самолет: 2 ноября 1915-го «Илья Муромец» штабс-капитана Д.А. Озерского во время бомбежки станции Барановичи попал под сильный зенитный огонь, был поврежден, с трудом пересек линию фронта и упал под деревней Прилуки, недалеко от Минска.

На протяжении 1915 года в постройке находилась одна серия «Муромцев» – В. Серия В (построено более 30 машин) оснащалась в основном английскими двигателями «Sunbeam» мощностью 150 лошадиных сил, но строились также самолеты с немецкими 140-сильными двигателями «Argus» и русскими 150-сильными РБВЗ. Эти самолеты были несколько меньше по размеру и массе, имели экипаж из четырех человек и вооружались одним-двумя пулеметами. Некоторые из них строились в двухдвигательном варианте, такие машины использовались как учебные. В самом конце года была запущена серия Г, она отличалась более крупной размерностью, в экипаж этой машины входили шесть человек.

На протяжении 1916 года экипажи «Муромцев» продолжали активную боевую работу – вели разведку, выполняли бомбометания. Поскольку на вооружении германской авиации уже имелось множество хорошо вооруженных истребителей, их экипажи регулярно предпринимали попытки сбить противника, но русские авиаторы смело вступали в схватки с врагом. Так, когда 19 марта 1916 года «Муромец» поручика А.В. Панкратьева был атакован двумя истребителями «Fokker»; в завязавшейся перестрелке один член экипажа русского самолета был смертельно ранен, второй получил ранение, но один из вражеских истребителей был сбит. 2 июля 1916 года, как следует из бортжурнала лейтенанта Г.И. Лаврова, его «Муромец» «подвергся нападению моноплана-истребителя большой скорости. «Илья Муромец» открыл огонь из трех пулеметов, после короткого обстрела неприятельский аппарат с большим креном пошел круто вниз назад и начал падать». Забегая вперед, скажем, что за всю историю Первой мировой войны немцам удалось сбить в воздушном бою только один самолет «Илья Муромец». Эта машина имела номер XVI, а в состав ее экипажа входили поручики Д.Д. Макшеев, М.А. Рахмин, Ф. Гаибов и корнет О.С. Карпов. 12 сентября 1916 года, успешно отбомбившись по белорусскому местечку Боруны, «Илья Муромец» был атакован четырьмя германскими истребителями, сбил три из них и со славой погиб в неравной схватке. Посмертно офицеры-летчики были удостоены орденов Святого Георгия 4-й степени, а немцы похоронили противников с воинскими почестями. В 2009 году на месте гибели героического экипажа был установлен памятный знак.

В сентябре 1916 года основные силы ЭВК были переброшены из Пскова в