Ил-78 предназначен для дозаправки военных самолетов в воздухе. Самолет был создан в начале восмидесятых годов, его испытания проводились в 1983 году. При разработке самолета за основу был принят военно-транспортный самолет Ил-76МД, в конструкцию которого были внесены следующие изменения: в грузовой кабине установлены два цилиндрических топливных бака общей вместимостью 28т топлива, кабина стрелка кормовой пушечной установки переоборудована в кабину оператора дозаправки с оснащением ее необходимыми приборами, под каждой из консолей крыла и в задней части фюзеляжа с левой стороны установлены унифицированные подвесные агрегаты заправки УПАЗ-1А "Сахалин", усовершенствовано радиоэлектронное оборудование, в частности, установлена система ближней навигации "Встреча", позволяющая осуществлять взаимный поиск и сближение воздушного танкера и боевого самолета на дистанции 300км в сложных метеорологических условиях и в любое время суток.

Стандартными вариантами передачи топлива в воздухе считаются дозаправка одного самолета класса "тяжелый бомбардировщик" с подфюзеляжного подвесного агрегата или двух самолетов класса "истребитель" - с подкрыльевых агрегатов. Однако возможна и одновременная заправка трех самолетов-истребителей с использованием всех трех заправочных агрегатов. На расстоянии 1000км от своего аэродрома базирования танкер может передать другим самолетам 60-65т топлива, на расстоянии 2500км эти возможности уменьшаются до 32-36т.

Особенностью первого варианта самолета-заправщика Ил-78 является то, что после снятия агрегатов заправки и демонтажа установленных в грузовой кабине топливных баков самолет может использоваться в качестве транспортного, так как грузовой люк с рампой и створками на нем сохранился.

Дальнейшим развитием самолета Ил-78 является Ил-78М. Благодаря усилению конструкции крыла и другим конструктивным мерам, взлетная масса самолета доведена до 210т по сравнению с 190т у Ил-78. В целях снижения собственного веса самолета и соответствующего увеличения принимаемого на борт запаса топлива упразднен задний грузовой люк и не устанавливается десантно-транспортное оборудование. Грузовая кабина стала негерметичной, убрали боковые двери. Это дало возможность снизить собственный вес самолета на 5т, но исключило возможность использовать его в качестве обычного военно-транспортного самолета.

Общая масса топлива на борту увеличена до 126т. Самолет Ил-78М может доставить другим самолетам 60-65т топлива на дальности 1800км от аэродрома базирования или 32-35т - на дальности 4000км.

В начале 2018 года выполнил первый полет вариант Ил-78М-90А. Самолет оснащен двигателями ПС-90А-76 с повышенной степенью двухконтурности, увеличенной взлетной тягой и меньшим расходом топлива. Убрали кормовую кабину оператора заправки. Полностью обновлён пилотажно-навигационный комплекс. Самолет сохранил возможность конвертации в транспортный вариант: есть рампа и десантное оборудование. Возможна установка оборудования для пожаротушения.