В ноябре 2015 года начальник Генштаба ВС РФ Валерий Герасимов доложил о первом в истории боевом применении российских стратегических ракетоносцев. 12 дальних бомбардировщиков Ту-22МЗ, вылетев с российских аэродромов, наносили удары по объектам террористов в провинциях Ракка и Дейр-Эз-Зор. Затем ракетоносцы Ту-160 и Ту-95МС произвели пуски новейших крылатых ракет воздушного базирования X-101 по целям боевиков в провинциях Алеппо и Идлиб.
7 октября Россия применила в Сирии крылатые ракеты "Калибр". Тогда четыре корабля Каспийской флотилии выполнили 26 пусков по позициям боевиков "Исламского государства". Это стало первым боевым применением таких ракет. О результатах удара министр обороны Сергей Шойгу доложил на встрече с Владимиром Путиным, которую демонстрировали все государственные телеканалы. 8 декабря подводная лодка "Ростов-на-Дону" проекта 636.3, находясь в водах Средиземного моря, нанесла удар ракетами 3М14К "Калибр-ПЛ" из подводного положения по объектам террористов в Сирии.
Операция ВКС РФ в Сирии стала первым опытом масштабного применения беспилотных летательных аппаратов, которые вели круглосуточную разведку и съемку авиаударов. Накануне операции Минобороны сообщало о планах по подготовке более 1100 специалистов для рот беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в Государственном центре беспилотной авиации Минобороны.