Tàu ngầm đầu tiên đi vào hoạt động trong Hải quân Soviet là vào năm 1982, và những tàu ngầm của dạng này vẫn được sử dụng bởi hải quân Nga. Đến tháng 11 năm 2006, 16 tàu ngầm được tin là đang hoạt động và 8 tàu khác ở vị trí dự phòng.[4]

Tàu ngầm lớp Kilo của Nga, được các chuyên gia quân sự nước ngoài đánh giá là loại tàu ngầm chạy bằng động cơ diesel - điện êm bậc nhất trên thế giới hiện nay. Trong những năm 1980, tàu ngầm lớp Kilo Project 877 được đưa vào trang bị cho Hải quân Nga và xuất khẩu ra nước ngoài với số lượng đáng kể. Giữa thập niên 1990 việc đóng tàu ngầm lớp Kilo Project 636 - phiên bản cải tiến của Project 877, với động cơ mạnh hơn, độ ồn thấp hơn, hệ thống điều khiển tích hợp điều khiển điện tử, vũ khí hoả lực mạnh,... đã thu hút nhiều khách hàng nước ngoài. Tới năm 2020, đã có 39 tàu được xuất khẩu đi nhiều nước khác nhau:

Nga

Chiếc tàu ngầm lớp Kilo đầu tiên của Nga Project 877 được hạ thủy năm 1979 và đưa vào trang bị cho Hải quân Liên Xô năm 1982. Năm 2010, Hải quân Nga đang sử dụng ba biến thể khác nhau của tàu ngầm lớp Kilo Project 877 gồm kiểu cơ bàn Project 877, Project 877K và Project 877M. Các tàu ngầm lớp Kilo được trang bị cho Hải quân Nga có số hiệu là B248, B260, B277, B871, B806, B800, B401, B402, B459... Khoảng 30 tàu ngầm lớp Kilo đã được trang bị cho Hải quân Liên Xô/Nga, một chiếc trong số này đã được bán cho lran. Tất cả 30 tàu này đều được gọi là Project 877, mặc dù 15 chiếc trong số này là phiên bản Project 877EKM, và 15 chiếc còn lại là các phiên bản của Project 636.

Năm 2008, Viện Nghiên cứu Chiến lược Quốc tế của Thụy Điển thông báo có tổng số 15 tàu ngầm lớp Kilo của Hải quân Nga đang hoạt động, và 4 chiếc dự trữ. Hai chiếc được triển khai ở vùng biển Baltic, một chiếc ở vùng biển Đen, 6 chiếc ở Thái Bình Dương và 6 chiếc được trang bị cho Hạm đội Biển Bắc. Những chiếc tàu ngầm lớp Kilo này được đóng với tốc độ khoáng 2 chiếc một năm từ 1982 đến 1984, và 4 chiếc cuối cùng đã được hoàn thành trong giai đoạn 1991 - 1993. Người ta cho rằng, với vòng đời hoạt động 30-40 năm, thì tất cả số tàu ngầm Kilo đời đầu (Project 877) sẽ không thể kéo dài hoạt động tới sau năm 2030. Do vậy, hải quân Nga đã lên kế hoạch thay thế bằng cách hạ thủy thêm ít nhất 13 tàu ngầm Kilo Project 636.3 từ năm 2014 tới 2022.

Trung Quốc

Trung Quốc là nước mua nhiều tàu ngầm lớp Kilo nhất. Hải quân Trung Quốc đã mua tổng số 12 chiếc tàu ngầm lớp Kilo với các phiên bản khác nhau của Nga. Năm 1994, Hải quân Trung Quốc ký hợp đồng mua 4 chiếc tàu ngầm Project 877EKM và Project 636 trị giá 1 tỷ đô la Mỹ. 2 tàu Project 877EKM được chuyển giao năm 1995 và 2 tàu Project 636 được chuyển giao vào năm 1997 và 1998. Trung Quốc là khách hàng đầu tiên mua tàu ngầm lớp Kilo Project 636. Tất cả bốn tàu mua năm 1994 đều được triển khai ở căn cứ tàu ngầm thuộc Hạm đội Biển Đông tại Chu Sơn, Chiết Giang gần eo biển Đài Loan. Theo kế hoạch, 4 chiếc tàu ngầm này sẽ được đưa trở lại Nga để tiến hành hiện đại hoá, có thể chúng sẽ được trang bị thêm hệ thống tên lửa tự dẫn Club. Mặc dù, gặp một số vấn đề về kỹ thuật trong việc bảo dưỡng, huấn luyện thủy thủ, các vấn đề về máy phát điện và ắc quy nhưng Trung Quốc vẫn có kế hoạch mua thêm tàu ngầm lớp Kilo của Nga.

Đầu tháng 7/2002, Trung Quốc đã ký một hợp đồng trị giá 1,6 tỷ đô la Mỹ với Tập đoàn xuất khẩu vũ khí Rosobornoexport của Nga mua thêm 8 tàu ngầm lớp Kilo Project 636 và 636M được trang bị hệ thống tên lửa tự dẫn Club-S (SS-N- 27) và một số tên lửa hành trình chống tàu Novator 3M-54E. Chiếc đầu tiên trong 8 chiếc này được hạ thủy vào năm 2004, và chuyển giao cho Hải quân Trung Quốc vào năm 2005. Cho đến nay việc chuyển giao toàn bộ 8 chiếc Project 636 và 636M đã được hoàn tất.

Ấn Độ

Ấn Độ là nước đầu tiên đặt mua tàu ngầm lớp Kilo của Nga, sau đó là Algérie, Ba Lan, Rumani, lran, Trung Quốc, lnđônêxia, Venezuela, và Việt Nam. Ngay sau khi chiếc tàu ngầm lớp Kilo đầu tiên được hạ thủy, Ấn Độ đã đê nghị mua một chiếc. Năm 1983, Ấn Độ đã ký hợp đồng mua 6 chiếc, rồi tăng lên 10 chiếc, nhưng do vấn đề về tài chính, cuối cùng quyết định mua 8 chiếc. Chiếc tàu đầu tiên số hiệu S55 Sindhughosh được chuyển giao và đưa vào trang bị cho Hải quân Ấn Độ năm 1986 và chiếc cuối cùng được chuyển giao vào tháng 12/1990.

Tháng 5/1997, Ấn Độ tiếp tục ký hợp đồng đặt mua thêm 2 tàu Project 877. Cho tới nay, Ấn Độ đã mua tổng số 10 tàu ngầm lớp Kilo Project 877 của Nga. Số hiệu tàu ngầm lớp Kilo mà Ấn Độ mua của Nga từ S55 tới S64. Tàu ngầm Project 877EKM, số hiệu S64 Sindhushastra là tàu cuối cùng trong loạt 10 tàu ngầm lớp Kilo được chuyển giao và đưa vào trang bị cho Hải quân Ấn Độ tháng 7/2000. Tháng 8/2000, Nhà máy đóng tàu Zvezdochka, ở Severodvink (Nga) đã bắt đầu bảo dưỡng và hiện đại hoá tàu ngầm lớp Kilo Project 877EKM, Sinduratra. Năm 1999, Ấn Độ cũng đã tiến hành hiện đại hoá tàu ngầm lớp Kilo, Sinduvir đầu tiên ở nhà máy đóng tàu Zvezdochka, ở Severodvink này. Project 877EKM, Sinduratra là tàu ngầm lớp Kilo thứ hai của Ấn Độ sẽ được trang bị thêm 4 tên lửa ZM-54EI, một phần của tồ hợp tên lửa chống tàu Club-S mới nhất, tầm bắn 300 km.

Iran

Năm 1988, lran đã ký hợp đồng mua 3 tàu ngầm lớp Kilo Project 877EKM với Nga, chiếc đầu tiên đã được chuyền giao cho lran vào tháng 10/1992 và đưa vào trang bị ngày 21/11/1992; chiếc thứ 2 được hạ thủy vào năm 1992 và chuyển giao vào tháng 8/1993; chiếc cuối cùng được hoàn thành vào năm 1994, nhưng tháng 1/1997 mới được chuyển giao cho lran vì lý do tài chính. Tàu ngầm lớp Kilo Project 877EKM, lran mua của Nga có số hiệu là 901, 902 và 903. Năm 2005, nhà máy đóng tàu Zvezdochka, ở Severodvink, Nga đã đàm phán với Hài quân lran về hợp đồng đại tu và hiện đại hoá tàu ngầm lớp Kilo cho Hải quân lran.

Việt Nam

Việt Nam đã đặt mua 6 tàu ngầm Project 636MV cải tiến của Nga năm 2009, chiếc đầu tiên mang số hiệu 182 - Hà Nội được bàn giao năm 2013, chiếc thứ hai số hiệu 183 - Thành phố Hồ Chí Minh và chiếc thứ ba số hiệu 184 - Hải Phòng được bàn giao năm 2014. Năm 2015 Nga bàn giao tiếp cho Việt Nam tàu ngầm thứ tư mang số hiệu 185 - Khánh Hòa và chiếc thứ năm số hiệu 186 - Đà Nẵng, chiếc tàu ngầu thứ sáu là chiếc cuối cùng mang số hiệu 187 - Bà Rịa – Vũng Tàu đã được Nga bàn giao nốt vào năm 2016.

Một số nước khác

Năm 1986, Algeria đã ký hợp đồng mua 2 chiếc tàu ngầm lớp Kilo Project 877E của Nga. Số hiệu của 2 chiếc tàu này là 012 và 013 trong đó chiếc 012 được hạ thủy vào năm 1986 và chuyển giao vào tháng 10/1987, chiếc 013 được hạ thủy năm 1987 và chuyển giao tháng 1/1988. Cả hai chiếc đều đã được nâng cấp vào năm 1993, và hiện vẫn đang hoạt động tốt. Năm 2006, Nga đã đồng ý bán cho Angieri 2 tàu ngầm lớp Kilo Project 636, với hợp đồng trị giá gần 200 triệu đô la Mỹ. Hợp đồng là một phần trong chương trình hợp tác quân sự - kỹ thuật giữa Nga và Angieri với tổng giá trị khoảng 7 tỷ đô la. Hai chiếc tàu này sẽ được chuyển giao vào năm 2009 và 2010.

Ba Lan cũng mua tàu ngầm lớp Kilo của Nga. Ba Lan đã mua một chiếc Project 877EM, số hiệu 291 vào năm 1986. Rumani mua một chiếc tàu ngầm lớp Kilo Project 877E, Delfinul 521 và được chuyển giao vào tháng 12/1986 và Venezuela đã ký bản ghi nhớ mua 3 chiếc.

Trong khu vực Đông Nam Á, ngoài Việt Nam thì lndonesia đã đặt mua hai chiếc Project 636 vào năm 2007 và có ý định mua thêm.