Эффективность применения Х-15 повышает и возможность пуска с малых высот (до 300 м), а небольшое время подлета к цели (расстояние 300 км ракета преодолевает за три – четыре минуты) оставляет противнику значительно меньше времени (по савнению с Х-22) на обнаружение и организацию противодействия.
На основе базовой модели с ядерной БЧ вскоре были разработаны противорадиолокационная Х-15П с пассивной ГСН и противокорабельная Х-15С с комбинированной системой наведения (инерциальная на маршевом участке и активная радиолокационная на конечном).
Малая радиолокационная заметность Х-15 и близкая к гиперзвуковой скорость также способствуют успешному преодолению ПВО и прорыву к цели. Высокие «проникающие» возможности Х-15 и значительное количество их на борту носителя позволили выработать новые тактические приемы: маловысотный выход на рубеж атаки, подавление ракетами средств ПВО с последующим ударом по цели, лишенной прикрытия.
К недостаткам ракетного комплекса в эксплуатации отнесли сложность смены варианта Х-22 на Х-15, занимающую до 10 часов. В частности, при монтаже подкрыльевых АКУ техникам приходится работать внутри крыльевого отсека, куда человек плотной комплекции (тем более в зимней одежде) забраться вовсе не может.
Затянулась и доводка ракет, что вынудило отложить их освоение в строевых частях. К концу 1991 г. экипажи ДА так и не приступали к практическим пускам Х-15. а в последующие годы проблемы с комплексом приобрели, в силу известных финансовых и хозяйственных причин, почти неизлечимый характер. К тому же, с появлением крылатых ракет Х-55 с высокой точностью и дальностью, а также развитием ПВО противника, Х-15 перестали удовлетворять современным требованиям. Так, при пуске с рубежа 200 – 250 км, ближнего по меркам «дальников», экипажи ракетоносцев вынуждены действовать практически в зоне ПВО (особенно с учетом потребного для «разгрузки» всего барабана МКУ времени). В итоге к 1998 г. число частей ДА вооруженных комплексом Х-15, ограничилось тремя тяжелобомбардировочными полками.
В этих условиях главным вооружением Ту-22МЗ, являющихся в настоящее время основой Дальней Авиации, остаются ракеты Х-22, запас которых даже пополнился в ходе урегулирования вопроса о «энергетических» долгах Украины: из 500 крылатых ракет, причитающихся российским ВВС, более 350 должны были составить находившиеся в украинских арсеналах Х-22. Впрочем, служить этим "ветеранам" осталось видимо уже не долго. По окончании недавних совместных учений Дальневосточного военного округа и Тихоокеанского флота, Главком Дальней Авиации в интервью журналистам отметил, что в уже ближайшее время состоящие на вооружении ВВС России Ту-22МЗ получат новую крылатую ракету.