Samoloty Tu-95MS przenoszą pociski tej rodziny tylko na podwieszeniach zewnętrznych: osiem pocisków na czterech pylonach podskrzydłowych z belkami katapultowymi AKU-5M, gdyż długość pocisków jest zbyt duża, by możliwe było przenoszenie ich w komorze bombowej Tu-95.
Użycie thumb|Film przedstawiający odpalenia Ch-101 z Tu-95MS przeciw celom w Syrii Pociski używane są wyłącznie przez lotnictwo strategiczne Rosji. Pociski Ch-101 zadebiutowały bojowo razem z pociskami Ch-555 po raz pierwszy 17 listopada 2015 roku na cele w Syrii, po katastrofie rosyjskiego samolotu Airbus A321 uznanego przez Rosję za zamach terrorystyczny.
Pociski Ch-101 były następnie używane bojowo podczas inwazji Rosji na Ukrainę w 2022 roku, głównie w atakach na ukraińskie miasta. 24 marca 2024 pocisk tego typu przeleciał nad Oserdowem.
Incydent w Tarnawie-Kolonii w 2026 Wczesnym rankiem 30 lipca 2026 roku, podczas zakrojonego na szeroką skalę rosyjskiego ataku rakietowego na zachodnią Ukrainę, o godzinie 3:40 w polskiej przestrzeni powietrznej wykryto niezidentyfikowany obiekt, który o 3:46 spadł na pole w pobliżu miejscowości Tarnawa-Kolonia, około 45 km na południe od Lublina, pozostawiając krater o średnicy około 10 m i głębokości 5 m.