Od 2014 roku Su-34 uczestniczą również w lotach sprawdzających i prowokujących obronę powietrzną członków NATO, a od 2015 roku – w działaniach rosyjskich wojsk lotniczych w syryjskiej wojnie domowej. thumb|left|Su-34 zrzuca bombę KAB-500S podczas walk w Syrii Su-34 wykonały wiele lotów rozpoznawczych (obrazowe, elektromagnetyczne) i bombardowania celów lądowych, w tym prowadząc bezpośrednie wsparcie lotnicze podczas użycia Sił Zbrojnych Federacji Rosyjskiej w Syryjskiej Republice Arabskiej w toku syryjskiej wojny domowej. Bombowce zwalczały przeciwnika, nielegalne organizacje zbrojne, m.in. Dżabhat an-Nusra i Da’isz. W styczniu 2017 roku Su-34 i Su-24 wykonały pierwszy lot bojowy wspólnie z samolotami wojsk lotniczych Turcji. thumb|FAB-3000 z UMPK rzucona z bombowca, w ataku na ukraiński cel thumb|Nagranie wizualne bombardowania Ukrainy bombą kierowaną FAB-3000 z UMPK Samolot bierze udział w wojnie rosyjsko-ukraińskiej, prowadząc cały zakres zadań dla niego przeznaczonych poza jądrowym. Su-34 zostały użyte od pierwszego dnia inwazji na Ukrainę 24 lutego 2022 roku w głębokich rajdach na zaplecze Ukrainy by zniszczyć ważne cele wojskowe bombami kierowanymi i pociskami kierowanymi.