1941年8月25日至9月17日，英国和苏联为了确保对伊朗的油田和援苏物资通道安全，联合出兵入侵伊朗。迫使亲轴心国立场的伊朗国王礼萨汗退位，让位给他的儿子穆罕默德·礼萨·巴列维，纳粹德国在伊朗的势力被全部肃清。
十年后，当英伊石油公司被他的首相穆罕默德·摩萨德收归国有时，巴列维的地位受到威胁，穆罕默德·摩萨德在1953年8月代号为“阿贾克斯行动”的政变中被赶下台，该政变由美国中央情报局应英国军情六处的要求组织和实施。
1953年政变后，英国在伊朗的影响力开始减弱，该国成为美国的附庸国之一。在接下来的二十年里，巴列维开始将他不断增长的石油收入用于扩大他的武装力量，采购最新的美国装备，特别是为伊朗帝国空军（IIAF）装备最先进的战斗机。
自1970年代初以来，苏联的MiG-25R超音速拦截机经常入侵伊朗领空，而IIAF束手无策。伊朗高级飞行员试飞了当时几乎所有可用的西方战斗机，寻找新型战斗机/拦截机,并在其他“友好”国家秘密驾驶了米格飞机。
最终，当时世界上最强大的战机之一，配备了AIM-54A“不死鸟”空空导弹的F-14A，于1973年8月被选为IIAF的拦截机。伊朗是这种复杂而昂贵的战斗机唯一出口客户，这一事实表明了巴列维对美国外交政策的重要性。(关于为何伊朗会选择F-14,参见【沙龙观察】前伊朗空军指挥官：为什么伊朗选择F-14而不是F-15)
1974年1月签署的初始订单包括购买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与美国海军F-14A几乎相同，只有少数机密航空电子设备项目被替换。
伊朗F-14部署在伊斯法罕的哈塔米空军基地和设拉子战术战斗机基地。F-14机组人员，主要来自经验丰富的F-4飞行员，于1974年5月开始抵达美国接受培训，第一批飞行员前往加利福尼亚州的米拉马尔海军航空站，第二批飞行员前往弗吉尼亚州的Oceana海军航空站。在美国完成F-14训练后，他们回国成为IIAF F-14教官飞行员，其中一名留在美国试射“不死鸟”导弹。返回伊斯法罕后，合格的教官在四名美国F-14教官的配合下开始培训其他飞行员，他们是原始合同的一部分。
伊朗的F-14批次比较靠后，因此配备了普惠TF30-P-414A涡扇发动机，这比压缩机容易失速的P-412A发动机要可靠得多。79架雄猫中的前两架于1976年1月抵达伊朗，其中一架由IIAF飞行员驾驶。到1977年5月，当伊朗庆祝王室成立50周年时，已经交付了12架。
在此期间，苏联MiG-25仍在入侵伊朗上空，巴列维下令进行“不死鸟”实弹射击测试以示警告。1977年8月，IIAF F-14机组击落了一架在50,000英尺高空飞行的BQM-34E无人机靶机，苏联人接受了暗示并迅速结束了MiG-25的入侵活动。
IIAF F-14带有美国海军序列号160299/160378，并被分配了IIAF序列号3-863至3-942，后改为3-6001至3-6080。第79架F-14于1978年交付给伊朗，最后一架F-14 BuNo160378被保留在美国用作试验台。伊朗还订购了总共714枚AIM-54A“不死鸟”导弹，但只交付了284枚。
1979年，伊朗什叶派穆斯林推翻了巴列维王朝统治，在伊朗实行“全盘伊斯兰化”的革命，霍梅尼主持的革命委员会接管了权力，建立了伊朗伊斯兰共和国，并着手消除与西方的关系，特别是与美国的关系。国防预算被严重削减，巴列维政府下达的所有未支付订单，包括400枚AIM-54A凤凰导弹的额外订单，都被取消了。
随后，西方对伊朗实施了严格的武器禁运，导致备件和熟练人员严重短缺，此外，许多经验丰富的飞行员和维修人员也跟随巴列维流亡。这项禁运对F-14机队产生了特别严重的长期影响，因为禁运阻止了任何机身或发动机备件以及空射武器的交付。
1980年，两伊战争爆发，新成立的伊朗伊斯兰共和国空军（IRIAF）的缺点更加凸显。空中力量在两伊战争中没有发挥主导作用，但在战争的早期阶段，伊朗战斗机优势明显，赢得大部分空中交锋的燃料、武器和续航能力，要么用AIM-9响尾蛇击落伊拉克飞机，要么迫使伊拉克战斗机中断交战。
伊朗飞行员最初在训练和经验方面具有优势，但随着战争的进行，由于伊朗空军内部的反复清洗，驱逐了被怀疑对伊斯兰政权不忠的经验丰富的军官，这一优势逐渐丧失。随着战争进入僵持阶段，IRIAF每天的出动次数不能超过60架次，而伊拉克可以出动的出动次数逐年稳步增加，在1986-88年达到600架次的峰值。
在战争期间，要让F-14A可靠运转估计是极其困难的，其中一些不得不被拆卸来获取零件，以便让其他F-14A继续飞行。在1984年夏天，估计只有15到20架F-14能够运行。然而，尽管它们很少参与空战，但有几架凭借其强大的AN/AWG-9雷达和优秀的机组人员，在小型交战中发挥了良好的效果。
F-14大部分击杀都是用AIM-54A导弹完成的。在战斗中第一架损失的F-14，它在伊拉克进行单独飞行时，被MiG-21偷袭，使用改装的魔术Mk.1空空导弹击落。之后，所有的F-14都尽量避免单独行动。另一架F-14在飞机中失控后弹射，还有一架F-14在波斯湾有争议的哈尔格岛上空被地空导弹击中，机组人员在失去控制后弹射。伊拉克最新型号的幻影F.1EQ-6战斗机配备超级R-530空空导弹,它是当时伊拉克空军性能与F-14最接近的战斗机，最终在1988年夏天敌对行动结束前击落了一架F-14。
IRIAF战绩最高的飞行员是准将Jalil Zandi，他参与了两伊战争整个期间的作战。他是那场冲突中最成功的飞行员。他可以确认的战绩是击落了9架伊拉克飞机，并有3次可能的击杀。其中包括两架MiG-23、两架Su-22、一架MiG-21和三架幻影F1。他的记录使他成为有史以来最成功的F-14飞行员。1988年2月，他的F-24被伊拉克幻影F-1EQ发射的导弹击中，他被击落过一次。他试图驾驶受损的F-14返回基地，但发动机出现故障，最后被迫弹射。他晋升为准将军衔，他的最后一个正式职位是IRIAF的规划和组织副手。
尽管存在西方武器禁运，伊朗仍能够从多个来源（包括位于德黑兰第一战术空军基地的伊朗飞机工业公司）为其F-14机队保持或多或少的稳定备件供应。有些也可能是由走私到伊朗，有传言说俄罗斯提供了帮助来升级F-14老化的机身，并且它已经实验性地配备了俄罗斯制造的发动机和弹射座椅。美国政府还向伊朗提供了有限数量的武器，以换取其协助释放被关押在黎巴嫩的人质。
80年代中期，“伊朗-康特拉”事件(美国里根政府向伊朗秘密出售武器，并将获益部分用于资助尼加拉瓜反政府武装的事情)，据报道伊朗已经收到了F-14起落架设备和航空电子设备。
伊朗的本土飞机工业使AN/AWG-9雷达保持运行，IRIAF F-14能够发射AIM-9响尾蛇和AIM-7麻雀导弹以及反舰导弹。大多数伊朗F-14都携带四枚“麻雀”和两枚“响尾蛇”导弹，用于空对空作战。据报道，伊朗也研制了国产空空导弹，以取代其消耗的导弹库存。
IRIAF还在一个名为“天鹰”的计划下，在其F-14战斗机上试验了挂载MIM-23鹰式地对空导弹，并且最近展示了国产版本的Shahin导弹，它声称正在生产中。
事实上，许多外国公民被卷入了从美国向伊朗非法走私飞机部件。2000年12月，两名男子因企图非法购买F-4、F-5和F-14零件并通过新加坡运往伊朗而被指控。一名名叫Houshang Amir Bagheri的逃犯也因试图代表伊朗获取F-14部件而被列入美国海关“头号通缉犯”名单。
“鉴于伊朗的现状”，美国国防部于2007年1月宣布，由于担心美国海军最近退役的F-14战斗机可能最终流入伊朗，将暂停销售剩余备件。2007年7月，剩余的美国海军F-14战斗机被报废，以确保F-14备件不会被“被敌视美国”的政府采购。2010年夏天，伊朗要求美国交付其在1974年购买的第80架F-14（最后一架F-14因伊斯兰革命后被拒绝交付）。
伊朗现在声称有20多架正在服役的F-14A，其余的作为零件库存。伊朗航空航天工业一直在为包括F-14在内的几种美国型号生产高达70%的备件，IRIAF位于伊斯法罕的F-14大修中心一直在修改现有机队的火控系统，以便与伊朗国产武器兼容。
