Основным центром базирования российской авиации стала авиабаза Хмеймим, расположенная в провинции Латакия.
Одна из основных целей российской авиационной группировки — поддержка боевых действий правительственных войск против террористов. Немалую роль в этом играет штурмовик Су-25С.
Поддерживались наземные операции Дамаска и силами вертолётной авиации. Освобождению сирийскими правительственными войсками города Эль-Карьятейн близ Хомса от боевиков «Исламского государства» (ИГ, запрещено в России) в апреле 2016 года способствовала поддержка российских Ка-52.
В ходе военной операции в Сирию были переброшены и самолёты дальней авиации. 17 ноября 2015 года экипажи стратегических бомбардировщиков Ту-160, Ту-95МС, Ту-22М3 нанесли массированные удары крылатыми ракетами воздушного базирования и авиабомбами по объектам инфраструктуры ИГ на территории Сирии.
Действия российской авиации позволили сирийским вооружённым силам перейти в наступление по всему фронту в провинциях Алеппо, Латакия, Идлиб, Хомс и Дамаск, отмечалось в докладе российского Генштаба. В результате ударов ВКС России по нефтяной инфраструктуре ИГ было уничтожено 500 бензовозов.
Российские военные несут боевое дежурство в Сирии не только в воздухе, но и на земле: в стране развёрнуты зенитные ракетные комплексы С-400 и «Панцирь-С2», которые были переброшены на территорию Хмеймима после того, как в ноябре 2015 года ВВС Турции сбили в небе над Сирией российский самолет Су-24.
