2003年7月，俄罗斯为印度海军航空兵改进的伊尔-38SD型开始试飞及安装新设备。除反潜任务外，SD型还可完成海上巡逻等多种任务。据称，首架改进型伊尔-38SD将于今年年底前交付给印度。2005年7月，印度海军表示计划为其3架伊尔-38购买现代化的空舰导弹，目前已得到国防部的批准并于下个月进行全球招标。该计划将耗资10亿美元左右，但导弹的具体数量还不清楚。据海军官员称，这些新采购的导弹将用来替换伊尔-38目前装备已老化的英国 海鹰 导弹。海军也同俄罗斯进行了商谈，如果海军购买俄罗斯的KH-25导弹，那么俄罗斯将以较低的价格提供两架已使用过的伊尔-38飞机。
2006年1月，一位印度国防部官员说，三架在俄罗斯进行改装的Il-38反潜战飞机的首架已交付印度海军。改装内容主要是在飞机上装备圣彼得堡Leninuts公司的 海龙 通用巡逻组件。通过该组件，可在320千米远一次跟踪30个目标。每架飞机的改装费用为3500万美元。印度海军官员还称，计划不久的将来在I-38飞机上装备 布拉莫斯 巡航导弹。全数字化的 海龙 组件可用于探测和截获水面舰艇和潜艇，还可探测水雷，并进行监视。该组件还能探测空中目标，并与俄罗斯的Glonass卫星导航系统链接。
2007年春季俄罗斯将完成印度海军5架伊尔-38飞机的现代化改造的合同。己有2架改进后的伊尔-38交付给了印度方面，第3架飞机的改造工作己进入收尾阶段。据伊柳申航空联合体总经理B.里万诺夫宣布，第4架和第5架伊尔-38飞机改造完成后将交给印度海军。经现代化改造的伊尔-38飞机的标准使用期限将延长至40年。
2007年9月，改进5架伊尔-38SD海上巡逻飞机项目的最新进展情况是：前两架改进飞机已交付印方，第3、4架的改进工作已经完成，第5架的改进工作将在9月完成。目前，印度已经暂停向俄方支付项目资金，理由是俄方提供的 海龙 (Sea Dragon)瞄准与跟踪系统存在性能缺陷。项目承包商俄罗斯伊柳申航空联合体总经理Viktor Livanov表示， 印方提出的性能要求是不切实际的，'海龙'瞄准系统没有任何问题。 于是，双方陷入谈判僵局。有媒体分析，由于印度军方表示还将采购8架远程海上巡逻机，因此俄罗斯可能会在此问题上做出妥协，因为俄罗斯计划推出伊尔-38海上巡逻飞机参与竞标，但却面临P-3C反潜机和P-8A多任务海上飞机的激烈竞争。
2012年3月俄海军北方舰队已接收一架改进型伊尔-38N型反潜机，该型反潜机还可以执行电子侦察任务。海军北方舰队发言人周一表示，改进型伊尔-38N反潜机已经入驻北方舰队空军基地。该机具备远程作战能力，可执行磁场和重力场观测任务，进行海洋学调查研究，开展水下以及空中侦察。据消息人士透露，伊尔-38S机群中的大多数都将进行现代化改造，升级成为伊尔-38N。伊尔-38N装备有Novella传感器系统，可探测320公里半径内的目标，并通过雷达监控水下、水面和空中目标。Novella系统包括两人操作的数字计算机、高分辨率热成像系统、磁畸探测系统、光学探测系统(包括激光、电视和热成像)，重力异常探测系统以及其他设备。
