中国空军的第一批6架图-154飞机于1985年7月开始交付，首先由苏联机组直接从莫斯科飞抵北京首都国际机场，然后再由空军机组飞抵南苑机场。第二～第四批9架飞机分别按1990年4架、1991年2架、1993年3架的速度抵达中国，并进行国内复检。飞机的转场，从空军组建中国联合航空公司后，便不再经过北京首都机场，直抵南苑。最后一架图-154飞机是在进口半年后于1994年8月进行复检的，该飞机质量问题较多，苏方技术服务组不对该机进行售后服务，后经检修，尚可使用。至2015年中国联合航空公司还有13架图-154М在使用，部分飞机根据特殊任务要求进行了加改装。
中国民航从1985年开始陆续引进过30架图-154M飞机，登记注册编号为B-2601～B-2630，曾分别由中国国际、中国北方、西南、西北、新疆、四川、长城航空公司运营，不过，目前均已退出运营 。 图-154的安全纪录比较差。但意外的原因通常是由于长时间于恶劣和极端的天气、频繁的航班、低素质的维修和人为失误，而很少是设计上的瑕疵。
图-154服役以来一共有62架因意外而损失。在这些失事的图-154中，有6架是因为恐怖袭击或被军队击落所引致。当中亦有一些明显是由于恶劣天气在跑道起降，包括一次与意外留在跑道上的除雪车碰撞。也有由于低劣的航空交通管制，例如于2002年7月2日，因为瑞士航空管制中心有人疏忽，导致巴什基尔航空公司2937号班机与DHL611号班机（波音757货机）在德国巴登-符腾堡邦 乌伯林根上空相撞。 1980年7月7日一架图－154B－2型客机从哈萨克斯坦阿拉木图机场起飞后坠毁，163人死亡。
1984年10月15日一架图－154客机在俄罗斯鄂木斯克机场的跑道上与一辆加油车相撞，150人在大火中丧生。
1985年7月10日一架图－154客机从乌兹别克斯坦塔什干机场起飞后开始螺旋飞行并坠毁，造成200人死亡。
1991年5月23日一架图－154客机在圣彼得堡的普尔科沃机场进场时失速坠地，机上164名乘客，12人死亡，34人受伤。
1992年7月20日一架图－154货机因超载在第比利斯机场坠毁，7名机组人员和6名送货人员死亡。
1993年2月8日伊朗航空公司一架图－154客机与伊朗空军一架战斗机相撞，死亡130人至135人。
1994年1月3日一架从伊尔库茨克飞往莫斯科的图－154客机起飞后不久即发生故障，在返回机场途中坠毁，9名机组人员和111名乘客全部遇难。
1994年6月6日中国西北航空公司一架图－154M型客机（B－2610号）在西安附近坠毁，160人死亡。经事后调查，操纵系统的维修差错故障是导致事故发生的原因。
1995年12月7日俄罗斯一架图－154客机从南萨哈林飞往哈巴罗夫斯克途中坠毁，机上88名乘客和8名机组人员全部遇难。
1996年8月29日俄罗斯一架图－154客机在挪威斯匹次卑根群岛的朗伊尔机场进场着陆时坠毁，机上10名机组人员和131名挪威矿工全部遇难。
1997年12月15日塔吉克斯坦航空公司一架图－154客机在阿联酋沙迦机场进场时坠毁，机上86名乘客中，只有一人幸免于难。
1998年8月31日古巴航空公司一架图－154客机从厄瓜多尔基多机场起飞过程中坠毁，70人遇难。
1997年9月13日德国一架图－154客机在纳米比亚与美国一架C－141军用运输机相撞，33人遇难。
1999年2月24日中国西南航空公司一架图－154客机（B－2622号）从成都飞往温州途中，在下降着陆过程中失速坠毁在距温州机场30公里的地方，64人丧生。
2001年7月3日俄罗斯一架图－154M型客机在伊尔库茨克机场准备降落的过程中，坠毁在距机场20公里的地方，机上127名乘客和9名机组人员全部遇难。
2001年7月3日俄罗斯一架图－154客机在伊尔库茨克机场以西22公里的地方坠毁，机上136名乘客和9名机组人员全部遇难。
2001年10月4日俄西伯利亚航空公司一架图－154客机的从特拉维夫飞往新西伯利亚途中，在黑海上空被乌克兰防空部队导弹击中，机上78人全部遇难。
2002年7月2日俄罗斯巴什基尔航空公司一架图－154客机在德国南部巴登－符腾堡邦乌伯林根上空与一架波音757货机相撞，客机上的69人与货机上的两名机组人员全部丧生。
2002年2月12日伊朗航空公司的一架图154客机在伊朗西部霍拉马巴德附近山区坠毁，机上105名乘客和12名机组人员全部遇难。
2004年8月24日俄罗斯西伯利亚航空公司一架图－154客机从莫斯科飞往索契途中，被一名叫捷比尔汉诺娃的车臣“黑寡妇”实施自杀性恐怖袭击，在罗斯托夫州坠毁，机上46人全部遇难。
2006年8月22日俄罗斯普尔科沃航空公司一架图－154客机在乌克兰东部城市顿涅茨克附近坠毁，机上160名乘客和10名机组人员全部遇难。
2009年7月15日伊朗里海航空公司一架载有168人的图－154客机在伊朗西北部加兹温省坠毁，机上153名乘客和15名机组人员全部遇难。
2010年1月24日伊朗一架图－154客机在伊朗东北部城市的马什哈德机场迫降时着火，造成至少46人受伤。当时客机上载有乘客157人，机组人员13人 。
2010年4月10日，波兰时任总统卡钦斯基在赴俄罗斯参加卡廷事件70周年纪念活动时，所乘图-154专机在俄西部城市斯摩棱斯克附近坠毁，包括总统夫妇、总统办公厅主任、武装力量总参谋长、国家银行行长、波兰大主教等在内的共96人不幸全部罹难 。
