伊拉克为了避免自己的购买的4架轰-6D被伊朗空军摧毁，选择了在约旦进行训练，经过了短短半年时间，伊拉克的轰-6D就具备了实战能力。在1988年2月的首战中轰-6D就击沉了伊朗的一艘万吨级油轮，在随后的45场作战中伊拉克空军的轰-6D共击中伊朗油轮44艘，可以说这个战绩非常的不错。
伊拉克的轰-6D战绩如此出色也和其配套的C-601反舰导弹有着直接关系，C-601反舰导弹是我国鹰击-6反舰导弹的外贸版，该导弹最大射程可以达到150公里，但是该型导弹的装药高达500千克，可以轻松地重创或击沉万吨级的舰艇，由于装药和我国当时导弹的雷达和发动机无小型化技术薄弱，C-601反舰导弹的体积非常庞大，因此北约也将该型导弹称为北海巨妖。
但是在两伊战争中轰-6D也暴露出了很多缺陷，比如该机型的防御能力和生存能力很差，在两伊战争期间伊朗空军的一架F-14战斗机就击落了伊拉克空军的一架轰-6D，造成这架轰-6D的机组人员全部阵亡。两伊战争期间伊拉克空军使用轰-6D大多是攻击伊朗的油轮，这些油轮体积庞大，速度缓慢，自保能力差，无疑也降低作战的难度。1986年伊拉克空军的轰-6D向一艘美军护航军舰发射了一枚C-601反舰导弹，但是该导弹的末端制导雷达锁定了一艘吨位更大的油轮，未能成功击中美军护航军舰。
两伊战争结束后，伊拉克购买的4架轰-6D还有3架，伊拉克对于剩余的这3架轰-6D也比较重视，一直得到了精心的维护。在海湾战争中伊拉克有两架轰-6D直接在地面被摧毁，在海湾战争中，面对联军绝对的空中优势，伊拉克空军的轰-6D并没有多少升空作战的机会。伊拉克战争爆发后，伊拉克为了避免仅存的一架轰-6D掩埋在了沙漠中，就此轰-6D就此结束了远赴伊拉克服役的故事。这四架出口到伊拉克的轰-6D为我国创造了2亿美元的外汇，在一定程度为我国的军工发展提供了助力，伊拉克空军的轰-6D创下了较为不错的战绩，也为我国军事装备做了一次无声的宣传。