La maggior parte degli An-8 costruiti servì nelle forze aeree sovietiche, con due An-8 utilizzati per sbarcare forze speciali per catturare l'aeroporto di Plzeň durante l'invasione della Cecoslovacchia
nel 1968. Altri sono stati utilizzati come aerei di ricognizione elettronica, e un aereo è stato utilizzato per il campionamento dell'aria dopo i test nucleari cinesi nel 1966. Continuarono ad essere utilizzati su larga scala per compiti militari in prima linea nell'Aeronautica Sovietica fino agli anni '70, quando molti furono successivamente trasferiti ad Aeroflot per essere utilizzati come cargo. A seguito di una serie di incidenti nei primi anni '90, l'An-8 è stato ritirato dall'uso in Russia. Ciò non significò la fine dell'An-8, tuttavia, poiché un certo numero fu venduto all'estero con alcuni aeromobili osservati in volo in Medio Oriente e, fino a poco tempo fa, in Africa (in particolare in Liberia, nella Repubblica Democratica del Congo e in Angola, in particolare le compagnie aeree associate all'uomo d'affari russo e commerciante di armi condannato Viktor Bout), nonostante Antonov avesse ritirato il certificato di aeronavigabilità e il supporto per il tipo nel 2004, ponendo fine all'uso legale dell'aeromobile.