Впервые в Гражданской войне на стороне красных «Ильи Муромцы» приняли участие лишь 19–21 сентября 1919 года, когда бомбили и обстреливали из пулеметов колонны и обозы белой кавалерии под Орлом, а также сбрасывали на них агитационные листовки. В начале 1920 года матчасть была пополнена еще тремя самолетами № 274, 283 и 284, которые именовались в переписке «бойкораблями». 9 июля два самолета из трех приняли участие в бомбежке польских войск на Западном фронте – бомбили Бобруйск и станцию Осиповичи. Однако вскоре оба аэроплана были потеряны в аварии на станции Жодино.
Наконец, осенью 1920-го «Ильи Муромцы» с красными звездами на крыльях действовали на Юго-Западном фронте, против Русской армии П.Н. Врангеля. Так, 8 сентября 2-й бойкорабль А.К. Туманского бомбил станцию Федоровка, сбросив шесть бомб, за что военлет был удостоен ордена Красного Знамени. Через шесть дней тот же самолет бомбил колонию Фридрихсфельд, где должен был состояться парад в честь Врангеля, убив и ранив 27 человек. 16 сентября на станции Пришиб «Муромец» вступил в бой с белым бронепоездом и повредил его, однако и сам получил повреждения от зенитного огня. Наконец, 18 сентября «Муромец» Туманского отогнал пулеметным огнем четыре насевших на него истребителя белых «De Havilland». Всего в сентябре 1920-го «Муромцы» совершили 9 боевых вылетов, сбросив на противника 106 пудов бомб, 12 пудов стрел и 3 пуда агитационной литературы. В последний раз во время Гражданской войны «Илья Муромец» поднимался в воздух 21 ноября 1920 года. Тогда 1-й бойкорабль военлета А.С. Еременко на протяжении часа вел огонь из четырех пулеметов по бандитам, засевшим в украинских селах Зыбкое, Богоявленское, Ивановка, Веселый Кут и Судьбодары.
Сразу же после завершения войны огромные самолеты начали применяться в мирных целях. Правда, к тому времени большинство «Муромцев» находилось в плачевном состоянии – машины давно не ремонтировались, были изношены, многие повреждены после разборов и перевозок по железным дорогам. Тем не менее их поставили на почтово-пассажирскую линию Москва – Тула – Орёл – Курск – Харьков, открывшуюся 1 мая 1921 года. На ней работали шесть машин. А.К. Туманский вспоминал: «Мы делали по два-три полета в неделю, перевозя в основном фельдъегерскую почту и ответственных пассажиров. Пассажиры были в восторге от быстроты передвижения, мы же, летно-подъемный состав, радовались гораздо меньше: корабли наши были довольно потрепаны, а большинство моторов давно уже выработало все свои ресурсы. Редкий рейс поэтому обходился без происшествия».