Většina vyrobených An-8 sloužila v sovětských leteckých silách, přičemž dva An-8 byly použity k přistání speciálních sil, aby během invaze do Československa obsadili letiště Plzeň.
V roce 1968. Jiné byly použity jako elektronické průzkumné letouny a jedno letadlo bylo použito pro odběr vzorků vzduchu po čínských jaderných testech v roce 1966. Tyto letouny byly používány na frontové vojenské služby v sovětském letectvu až do 70. let 20. století, kdy byly převedeny do Aeroflotu pro použití jako nákladní letouny. Po sérii nehod na začátku 90. let byl An-8 stažen z provozu v Rusku. To však neznamenalo konec An-8, protože několik letadel bylo prodáno do zahraničí a několik letadel bylo pozorováno na Blízkém východě a až donedávna v Africe (zejména v Libérii, DR Kongo a Angole) (zejména letecké společnosti spojené s ruským podnikatelem a odsouzeným obchodníkem se zbraněmi Viktorem Boutem), a to i přesto, že Antonov v roce 2004 odvolal osvědčení o letové způsobilosti a podporu pro tento typ, čímž ukončil legální používání letadla.