1941年8月25日至9月17日，英國和蘇聯為了確保對伊朗的油田和援蘇物資通道安全，聯合出兵入侵伊朗。迫使親軸心國立場的伊朗國王禮薩汗退位，讓位給他的兒子穆罕默德·禮薩·巴列維，納粹德國在伊朗的勢力被全部肅清。

十年後，當英伊石油公司被他的首相穆罕默德·摩薩德收歸國有時，巴列維的地位受到威脅，穆罕默德·摩薩德在1953年8月代號為“阿賈克斯行動”的政變中被趕下台，該政變由美國中央情報局應英國軍情六處的要求組織和實施。

1953年政變後，英國在伊朗的影響力開始減弱，該國成為美國的附庸國之一。在接下來的二十年裡，巴列維開始將他不斷增長的石油收入用於擴大他的武裝力量，採購最新的美國裝備，特別是為伊朗帝國空軍（IIAF）裝備最先進的戰鬥機。

自1970年代初以來，蘇聯的MiG-25R超音速攔截機經常入侵伊朗領空，而IIAF束手無策。伊朗高級飛行員試飛了當時幾乎所有可用的西方戰鬥機，尋找新型戰鬥機/攔截機,並在其他“友好”國家秘密駕駛了米格飛機。

最終，當時世界上最強大的戰機之一，配備了AIM-54A“不死鳥”空空導彈的F-14A，於1973年8月被選為IIAF的攔截機。伊朗是這種複雜而昂貴的戰鬥機唯一出口客戶，這一事實表明了巴列維對美國外交政策的重要性。(關於為何伊朗會選擇F-14,參見【沙龍觀察】前伊朗空軍指揮官：為什麼伊朗選擇F-14而不是F-15)

1974年1月簽署的初始訂單包括購買30架F-14，到了6月，合同中又增加了50架F-14。伊朗版的F-14與美國海軍F-14A幾乎相同，只有少數機密航空電子設備項目被替換。

伊朗F-14部署在伊斯法罕的哈塔米空軍基地和設拉子戰術戰鬥機基地。F-14機組人員，主要來自經驗豐富的F-4飛行員，於1974年5月開始抵達美國接受培訓，第一批飛行員前往加利福尼亞州的米拉馬爾海軍航空站，第二批飛行員前往弗吉尼亞州的Oceana海軍航空站。在美國完成F-14訓練後，他們回國成為IIAF F-14教官飛行員，其中一名留在美國試射“不死鳥”導彈。返回伊斯法罕後，合格的教官在四名美國F-14教官的配合下開始培訓其他飛行員，他們是原始合同的一部分。

伊朗的F-14批次比較靠後，因此配備了普惠TF30-P-414A渦扇發動機，這比壓縮機容易失速的P-412A發動機要可靠得多。79架雄貓中的前兩架於1976年1月抵達伊朗，其中一架由IIAF飛行員駕駛。到1977年5月，當伊朗慶祝王室成立50周年時，已經交付了12架。

在此期間，蘇聯MiG-25仍在入侵伊朗上空，巴列維下令進行“不死鳥”實彈射擊測試以示警告。1977年8月，IIAF F-14機組擊落了一架在50,000英尺高空飛行的BQM-34E無人機靶機，蘇聯人接受了暗示並迅速結束了MiG-25的入侵活動。

IIAF F-14帶有美國海軍序列號160299/160378，並被分配了IIAF序列號3-863至3-942，後改為3-6001至3-6080。第79架F-14於1978年交付給伊朗，最後一架F-14BuNo160378被保留在美國用作試驗台。伊朗還訂購了總共714枚AIM-54A“不死鳥”導彈，但只交付了284枚。

1979年，伊朗什葉派穆斯林推翻了巴列維王朝統治，在伊朗實行“全盤伊斯蘭化”的革命，霍梅尼主持的革命委員會接管了權力，建立了伊朗伊斯蘭共和國，並着手消除與西方的關係，特別是與美國的關係。國防預算被嚴重削減，巴列維政府下達的所有未支付訂單，包括400枚AIM-54A鳳凰導彈的額外訂單，都被取消了。

隨後，西方對伊朗實施了嚴格的武器禁運，導致備件和熟練人員嚴重短缺，此外，許多經驗豐富的飛行員和維修人員也跟隨巴列維流亡。這項禁運對F-14機隊產生了特別嚴重的長期影響，因為禁運阻止了任何機身或發動機備件以及空射武器的交付。

1980年，兩伊戰爭爆發，新成立的伊朗伊斯蘭共和國空軍（IRIAF）的缺點更加凸顯。空中力量在兩伊戰爭中沒有發揮主導作用，但在戰爭的早期階段，伊朗戰鬥機優勢明顯，贏得大部分空中交鋒的燃料、武器和續航能力，要麼用AIM-9響尾蛇擊落伊拉克飛機，要麼迫使伊拉克戰鬥機中斷交戰。

伊朗飛行員最初在訓練和經驗方面具有優勢，但隨着戰爭的進行，由於伊朗空軍內部的反覆清洗，驅逐了被懷疑對伊斯蘭政權不忠的經驗豐富的軍官，這一優勢逐漸喪失。隨着戰爭進入僵持階段，IRIAF每天的出動次數不能超過60架次，而伊拉克可以出動的出動次數逐年穩步增加，在1986-88年達到600架次的峰值。

在戰爭期間，要讓F-14A可靠運轉估計是極其困難的，其中一些不得不被拆卸來獲取零件，以便讓其他F-14A繼續飛行。在1984年夏天，估計只有15到20架F-14能夠運行。然而，儘管它們很少參與空戰，但有幾架憑藉其強大的AN/AWG-9雷達和優秀的機組人員，在小型交戰中發揮了良好的效果。

F-14大部分擊殺都是用AIM-54A導彈完成的。在戰鬥中第一架損失的F-14，它在伊拉克進行單獨飛行時，被MiG-21偷襲，使用改裝的魔術Mk.1空空導彈擊落。之後，所有的F-14都儘量避免單獨行動。另一架F-14在飛機中失控後彈射，還有一架F-14在波斯灣有爭議的哈爾格島上空被地空導彈擊中，機組人員在失去控制後彈射。伊拉克最新型號的幻影F.1EQ-6戰鬥機配備超級R-530空空導彈,它是當時伊拉克空軍性能與F-14最接近的戰鬥機，最終在1988年夏天敵對行動結束前擊落了一架F-14。

IRIAF戰績最高的飛行員是准將Jalil Zandi，他參與了兩伊戰爭整個期間的作戰。他是那場衝突中最成功的飛行員。他可以確認的戰績是擊落了9架伊拉克飛機，並有3次可能的擊殺。其中包括兩架MiG-23、兩架Su-22、一架MiG-21和三架幻影F1。他的記錄使他成為有史以來最成功的F-14飛行員。1988年2月，他的F-24被伊拉克幻影F-1EQ發射的導彈擊中，他被擊落過一次。他試圖駕駛受損的F-14返回基地，但發動機出現故障，最後被迫彈射。他晉升為準將軍銜，他的最後一個正式職位是IRIAF的規劃和組織副手。

儘管存在西方武器禁運，伊朗仍能夠從多個來源（包括位於德黑蘭第一戰術空軍基地的伊朗飛機工業公司）為其F-14機隊保持或多或少的穩定備件供應。有些也可能是由走私到伊朗，有傳言說俄羅斯提供了幫助來升級F-14老化的機身，並且它已經實驗性地配備了俄羅斯製造的發動機和彈射座椅。美國政府還向伊朗提供了有限數量的武器，以換取其協助釋放被關押在黎巴嫩的人質。

80年代中期，“伊朗-康特拉”事件(美國里根政府向伊朗秘密出售武器，並將獲益部分用於資助尼加拉瓜反政府武裝的事情)，據報道伊朗已經收到了F-14起落架設備和航空電子設備。

伊朗的本土飛機工業使AN/AWG-9雷達保持運行，IRIAF F-14能夠發射AIM-9響尾蛇和AIM-7麻雀導彈以及反艦導彈。大多數伊朗F-14都攜帶四枚“麻雀”和兩枚“響尾蛇”導彈，用於空對空作戰。據報道，伊朗也研製了國產空空導彈，以取代其消耗的導彈庫存。

IRIAF還在一個名為“天鷹”的計劃下，在其F-14戰鬥機上試驗了掛載MIM-23鷹式地對空導彈，並且最近展示了國產版本的Shahin導彈，它聲稱正在生產中。

事實上，許多外國公民被捲入了從美國向伊朗非法走私飛機部件。2000年12月，兩名男子因企圖非法購買F-4、F-5和F-14零件並通過新加坡運往伊朗而被指控。一名名叫Houshang Amir Bagheri的逃犯也因試圖代表伊朗獲取F-14部件而被列入美國海關“頭號通緝犯”名單。

“鑑於伊朗的現狀”，美國國防部於2007年1月宣布，由於擔心美國海軍最近退役的F-14戰鬥機可能最終流入伊朗，將暫停銷售剩餘備件。2007年7月，剩餘的美國海軍F-14戰鬥機被報廢，以確保F-14備件不會被“被敵視美國”的政府採購。2010年夏天，伊朗要求美國交付其在1974年購買的第80架F-14（最後一架F-14因伊斯蘭革命後被拒絕交付）。

伊朗現在聲稱有20多架正在服役的F-14A，其餘的作為零件庫存。伊朗航空航天工業一直在為包括F-14在內的幾種美國型號生產高達70%的備件，IRIAF位於伊斯法罕的F-14大修中心一直在修改現有機隊的火控系統，以便與伊朗國產武器兼容。