Прототипом модернизированного самолета А-50У являлся самолет с бортовым номером "37 красный" (заводской номер 0083476298, серийный номер 58-05), принадлежащий ТАНТК. Акт о завершении Государственных испытаний опытного образца А-50У был подписан 26 ноября 2009 года. Первый серийно модернизированный самолет А-50У (бортовой номер "47 красный", регистрационный номер RF-92957, заводской номер 0043453577, серийный номер 40-05) по завершении модернизации на ТАНТК был передан ВВС России 31 октября 2011 года. В составе ВВС России все строевые самолеты серии А-50 входят в состав дислоцированной на аэродроме Иваново-Северный авиационной группы боевого применения самолётов дальнего радиолокационного обнаружения 610-го Центра боевого применения и переучивания летного состава (авиационного персонала военно-транспортной авиации) 4-го Государственного центра подготовки авиационного персонала и войсковых испытаний. По известным данным, сейчас в составе авиагруппы имеется 17 самолетов типов А-50 и А-50У, не считая минимум двух самолетов, находящихся на хранении.
Второй серийно модернизированный самолет А-50У (бортовой номер "33 красный", заводской номер 0043454618, серийный номер 41-05) ВВС России.