面对伊尔-38反潜机机载设备老化问题，1998年俄罗斯空军和海军决定由国防部第20航空修理厂对其进行改装。除了该厂，参与改进工作的还有海军总参谋部、伊留申航空联合体、俄罗斯通信研究所、“矢量”科学生产公司和“和平”科学生产联合体。2001年3月20日，完成了第一阶段改进工作。2002年8月，开始第二阶段飞行试验。2012年3月5日，伊尔-38H反潜机在北方舰队开始测试。2014年7月8日第一架伊尔-38H正式交付俄罗斯海军航空兵。新的Новелла作战系统可以探测半径320千米内的目标，其雷达可以对水下、水面和空中目标进行观测。
2014年俄罗斯海军航空兵共有40架伊尔-38反潜机（12架做为储备），到2017年1月拥有7架新改进的伊尔-38H，计划到2020年共改进28架伊尔-38。
伊尔-38H反潜机头部
目前下列部队拥有伊尔-38系列
北方舰队7050航空兵基地（原独立混合航空兵第403团）：北莫尔斯克-1
太平洋舰队7060航空兵基地（编有原独立混合航空兵第317团）：叶利佐沃
太平洋舰队7062航空兵基地（原独立反潜航空兵第289团）：尼古拉耶夫卡
独立反潜航空兵第403团：1939年成立，番号独立侦察航空兵第118团，1948年5月番号改为独立远程侦察航空兵第403团，1960年11月番号改为独立反潜航空兵第403团，1993年12月编入独立远程反潜航空兵第24团，1998年5月1日番号改为独立混合航空兵第403团。2009年8月1日番号改为航空兵第7050基地
独立混合航空兵第317团：1960年11月1日在叶利佐沃成立，辖3个航空兵大队，分别装备图-16P、别-6和米-4M。2002年原先的直升机大队改为独立反潜直升机第175大队，脱离建制；之前波罗的海舰队独立远程反潜航空兵第145大队编入。2009年8月1日编入航空兵第7060基地。
起飞的伊尔-38H 反潜机
独立反潜航空兵第289团：1940年12月13日成立，番号独立远程侦察航空兵第16团，由原独立远程侦察航空兵第13和第28大队合编而成。1948年5月25日番号改为独立远程侦察航空兵第289团，1960年11月1日番号改为独立反潜航空兵第289团，1993年12月1日编入独立远程反潜航空兵第77团，1998年5月1日编入独立舰载反潜直升机第710团。2009年8月1日番号改为航空兵第7062基地。
在升级的同时，近年来俄军方开始考虑恢复多次中断的下一代海上巡逻机研发计划，俄海军总司令维克多·奇尔科夫上将等军方官员已多次向外界表示要启动新型海上巡逻机的研制工作。俄工业界也对此做出了积极的回应，图波列夫、苏霍伊等公司相继提出了自己的竞标方案。相对而言，目前呼声较高的是图-214与“超级喷气”-100，不过最终花落谁家目前还难以定论。但不管谁最终获胜，飞机无疑都要进行相应的改装，特别是改进飞机结构和材料以适应北极地区的需要。
