Массовое боевое применение ракет К-13А началось в ходе вьетнамской войны и продолжилось в многочисленных вооруженных конфликтах на Ближнем Востоке. Во Вьетнаме на начальной стадии воздушной войны эффективность боевого применения К-13А оказалась низкой из-за неправильной оценки нахождения цели в пределах разрешенной зоны пуска. Как известно, в условиях подавляющего преимущества американской авиации вьетнамские летчики стремились к нанесению внезапного удара с незамедлительным отходом. Для обеспечения скрытности подхода к боевым порядкам американских самолетов вьетнамцы крайне неохотно использовали бортовые РЛС, а при их включении они, как правило, подавлялись средствами радиопротиводействия противника. Определение дальности «на глазок» в сочетании с жгучим желанием поскорее расправиться с американским агрессором зачастую провоцировало преждевременный пуск, и ракета, не нагнав цель, самоликвидировалась. Советские специалисты обучили вьетнамских летчиков методам адекватного определения дальности. Как показал дальнейший ход боевых действий, эффективность применения К-13А резко повысилась.
В отличие от вьетнамской войны, в ходе боев на Ближнем Востоке арабские летчики вели бои с противником, использовавшим не только тяжеловатые «Фантомы», но и маневренные «Миражи». В этих условиях неблагоприятно сказалось ограничение по перегрузке при пуске К-13А – не более двух единиц на малых и средних высотах, еще меньше при бое на большой высоте. Кроме того, в отличие от -засоренного» американскими самолетами неба Вьетнама, на Ближнем Востоке было проще разобраться в положении своих и чужих самолетов, так что израильские летчики чаще безбоязненно использовали ракеты «Сперроу», многократно превосходившие по дальности как К-13А, так и ее прародительницу – «Сайдуиндер» ранних вариантов. Американцы, сбив «дружественным огнем» пару своих самолетов, поставили летчикам категорическое условие обстреливать только визуально опознанные цели, что почти исключило применение ракет средней дальности.
Как правило, бои велись на малой высоте, где ракеты К-13А применялись на дальностях не более 2 км, намного меньшей, чем максимальная величина 7,6 км, полученная для обстрела неманевренных целей в стратосфере.
Для придания всепогодности вооружение МиГ-21 еще в начале 1960-х гг. дополнили уже явно устаревшей и не подходящей для фронтового истребителя ракетой К-5М, а к концу десятилетия и модификацией К-13 с полуактивной радиолокационной ГСН. К середине 1970-х гг. маневренные возможности МиГ-21 при применении ракетного оружия существенно расширились с внедрением ракет К-55, а затем и К-60.
Однако составлявшие основу советских ВВС МиГ-21 никогда не несли управляемых ракет средней дальности, что существенно снижало их боевой потенциал в сравнении с теми же «Фантомами», оснащенными ракетами «Сперроу». Поиски отечественного «симметричного ответа» привели к созданию ракеты К-23 и самолета МиГ-23. В то же время разработка радиоэлектронного и ракетного вооружения для него катастрофически не поспевала за ходом испытаний планера и двигателя. ВВС заждались нового самолета, на московском заводе «Знамя труда» простаивала заготовленная под МиГ-23 оснастка.
В таких условиях появился МиГ-23С – ранняя версия «двадцатьтретьего», равно как и экспортная модификация для «развивающихся» друзей Советского Союза, МиГ-23МС. К сожалению, эти самолеты являли собой своего рода «фальшивки» истребителей третьего поколения, неся комплекс радиоэлектронного и ракетного вооружения от МиГ-21бис, но утратив его маневренные возможности. Особенно наглядно это проявилось в МиГ-23С. при пилотировании которого нельзя было превышать перегрузку, равную «пятерке». В целом по степени гармоничности эти самолеты напоминали «Волгу» с мотором от «Запорожца».
Но, так или иначе, К-13 и ее пусковые установки требовалось «прописать» на новом носителе. Первые баллистические пуски К-13 провели с МиГ-23 №23-11/5, он же самолет №0101. Радиолокатор «Сапфир-21» испытали на МиГ-23 №611. Управляемые пуски К-13 выполнили в 1970 г. с МиГ-23 №305, а спустя два года специально для МиГ-23 подготовили усиленную пусковую установку АПУ-13У2.
Другой машиной, на которую с 1972 г. внедрялись ракеты семейства К-13, стал Су-17МК – экспортная модификация Су-17М. Рачительные инозаказчики стремились приобретать самолеты универсального назначения, требуя, чтобы в термине «истребитель-бомбардировщик» осмысленной была и первая составляющая. Соответствующие испытания Су-17МК с АПУ-13М1 провели в 1972-1974 гг.
Как и Су-17, ракетами К-13 оснащались поставлявшиеся за рубеж МиГ-23Б.