Первая серийная модификация, названная в честь перелета первой машины такого типа из Петербурга в Киев 16–17 (29–30) июня 1914 г. «Илья Муромец Киевский» (ИМ-Б Киевский, серия Б), была оснащена двигателями «Аргус» (два но 140 и два по 125 л. с.) или «Сальмсон» (два по 200 и два по 135 л. с.) и имела экипаж 4 человека. Вооружение изначально не устанавливалось. Построено 6 машин (2 с «Аргусами», 4 с «Сальмсонами»), почти до середины 1915 г. применялись главным образом в качестве учебных.
Вторая модификация «ИМ-В» была несколько облегченной, уменьшенных размеров, с бензобаками, перенесенными на крышу фюзеляжа, вооруженная двумя пулеметами разных систем на шкворневых установках в надфюзеляжном вырезе верхнего крыла. Иногда брали ручной пулемет для стрельбы через окна в фюзеляже. Экипаж также 4 человека. Бомбовая нагрузка достигала 500 кг. В 1914–1915 гг. было построено около 30 машин «ИМ-В», оснащенных чаще всего 4-мя двигателями «Санбим» по 150 л. с.
Модификация «ИМ-Г» (ширококрылый) выпускалась с декабря 1915 г. Отличалась более крупными размерами, шириной (хордой) крыльев, усиленным стрелковым вооружением и увеличенным до 6 человек экипажем. Строилась с моторами различных типов. С моторами РБВЗ машины назывались «Руссобалтами», с мотрами «Рено» – «Ренобалтами». Эта модификация выпускалась с 1916 по 1918 г. и имела несколько субмодификаций. ИМ-Г– 1 отличалась менее развитыми элеронами. ИМ-Г-2 отличалась более мощным вооружением (5 пулеметов), обеспечивавшими почти сферический обстрел, бомбовая нагрузка сократилась до 180 кг. (построено 8 самолетов). «ИМ-Г-3» – еще более мощно вооруженная модификация – добавлен пулемет в нижней люковой установке, внесены некоторые изменения в бензосистему. Бомбовая нагрузка до 190 кг (построено 8 самолетов). ИМ-Г-4 с еще более увеличенным запасом прочности силового набора (построено около 10 экземпляров). «ИМ» серии Д («ДИМ») значительно меньших размеров, чем все прочие модификации, с полностью остекленной носовой частью и 4-мя двигателями «Санбим» по 150 л. с. в тандемных силовых установках (построено 3 машины).
Первые «ИМ» поступили на восточноевропейский фронт осенью 1914 г. В декабре была создана ЭВК – первое в мире боевое соединение тяжелых многомоторных самолетов. По штату в ЭВК к концу 1915 г. входило 10 боевых и 2 учебных машины. Всего на восточном фронте действовало около 50 ИМ, совершивших более 300 боевых вылетов и сбросивших около 48 т бомб.
Илья Муромец Киевский
– с 1913 г., пяти-семиместный биплан с четырьмя моторами «Аргус»; размах крыльев – 32 м, площадь – 182 м кв., длина – 22 м, взлетный вес – 5100 кг, максимальная скорость – 95 км/час, скороподъемность на высоту 1000 м – 25 мин., потолок – 1500 м.Илья Муромец Б
– с1914 г., пяти-семиместный биплан с четырьмя моторами «Аргус»; размах крыльев – 30,95 м, площадь – 150 м кв., длина —19 м, взлетный вес – 4600 кг, максимальная скорость – 105 км/час, скороподъемность на высоту 2000 м – 30 мин., потолок – 3000 м; вооружение – 6 пулеметов.Илья Муромец В
– с 1915 г., биплан с четырьмя моторами «Аргус»; размах крыльев – 29,8 м, площадь – 125 м кв., длина – 17,1 м, взлетный вес – 4456 кг, максимальная скорость – 125 км/ час, скороподъемность на высоту 2000 м – 25 мин., потолок – 3700 м; вооружение – 6 пулеметов, 400 кг бомб.Илья Муромец Г-1
– с 1915 г., биплан с четырьмя моторами «Санбим»; размах крыльев – 30,87 м, площадь – 148 м кв., длина – 17,1 м, взлетный вес – 6100 кг, максимальная скорость – 110 км/час, скороподъемность на высоту 2000 м – 18 мин., потолок – 4000 м; вооружение – 6 пулеметов, 500 кг бомб.Илья Муромец Д-1
– с 1916 г., биплан с четырьмя моторами «Санбим»; размах крыльев – 24,9 м, площадь – 132 м кв., длина – 15,5 м, взлетный вес – 4400 кг, максимальная скорость – 120 км/час, потолок – 3200 м; вооружение – 3 пулемета.Илья Муромец Е-1
– с 1917 г., биплан с четырьмя моторами «Рено»; размах крыльев – 34,5 м, площадь – 220 м кв., длина – 18,8 м, взлетный вес – 7460 кг, максимальная скорость – 130 км/ час, скороподъемность на высоту 3000 м – 63 мин., потолок – 4000 м; вооружение – 6 пулеметов, 500 кг бомб.