Во время войны начато производство самолётов серии В, наиболее массовой и насчитывавшей 30 машин. Они отличались от серии Б меньшими размерами и большей скоростью. В 1915 году начался выпуск серии Г с экипажем 7 человек.
Вооружение «Муромцев» состояло из винтовок, карабинов и ручных пулеметов «Мадсен», последние часто отказывали, также использовались «максимы». В начале 1915 года эскадра получила пулеметы «Льюис» с обоймами на 40 патронов, по 3–4 пулемета на корабль. В следующем году были получены пулеметы «Виккерс» и «Кольт». «Муромцы» использовали фугасные, осколочные и зажигательные бомбы калибром от 2,5 до 410 кг, а также стальные метательные стрелы. Последние были не слишком эффективны, поскольку вероятность попасть такой стрелой в человека или лошадь была крайне мала.
В то же время эффективность «Муромцев» относительно их стоимости была сравнительно невелика. Цена «Муромцев» составляла 150 000 рублей за одну машину при цене одномоторного аэроплана Сикорского в 7-14 000 рублей. При этом бомбовая нагрузка «Муромца» лишь ненамного превосходила бомбовую нагрузку одномоторных самолетов. Преимущество же их в дальности полета большой роли не играло, так как русская авиация использовалась только для поддержки сухопутных войск.
Первые «Муромцы» брали в боевой вылет до 10–20 пудов бомб (160–320 кг), 22 июля 1915 г. с «Муромца» штабс-капитана Панкратьева была сброшена опытная 25-пудовая (400 кг) бомба без взрывчатки. В феврале 1916 года «Муромцы» сбрасывали уже по 25–30 пудов (400–480 кг) бомб.
За годы войны в войска поступило 60 машин. Эскадра совершила 400 боевых вылетов, сбросила 65 тонн бомб и уничтожила 12 вражеских истребителей. Только за 1915 год корабли выполнили до ста вылетов, сбросив около 20 т бомб.
Первый «Муромец» был потерян в бою 5 июля 1915 года, когда машину поручика Башко последовательно атаковали три истребителя «Альбатрос». Самолет совершил вынужденную посадку, с него сняли моторы и отправили на склад. 2 ноября 1915 года «Муромец» штабс-капитана Озерского возвращался после бомбардировки станции Барановичи, во время которой подвергся сильному зенитному обстрелу. У самолета были перебиты тросы, ведущие к элеронам, и он врезался в землю у Прилук. Почти весь экипаж погиб.
19 марта 1916 года «Муромец» с 450 кг бомб был атакован двумя