作为世界上为数不多的远程轰炸机，轰-6K无疑是一个非常特殊的存在， 这款轰炸机的原型是图-16中型轰炸机，但是通过不断的升级改良，轰-6K的载弹量比原型提高了4倍、航程增加了50%，并且具备发射巡航导的能力，轰-6K与图-16相比，虽然外形非常接近，但是性能却早已今非昔比。而轰-6K能够研发成功，是通过几款不同型号轰-6的技术积累得来的，其中轰-6D是轰-6家族中最重要的一个型号，甚至还参加过实战。

轰-6D又被称为轰-6丁，是第一款以反舰导弹为主要武器的轰-6，轰-6D装备了245型对海搜索雷达、自动领航火控装置，能够发现150千米外的小型护卫舰，轰-6D的联合火控系统能够自动搜索、选择攻击目标，实时计算目标的相对运动参数，引导反舰导弹攻击水面目标。轰-6D可以在机翼下方挂载2枚海鹰-2号反舰导弹（出口型命名为C-601），这种反舰导弹重2.5吨、最大射程150千米、飞行速度0.9马赫、战斗部装药380千克，在上世纪80年代是一款比较先进的重型反舰导弹。

上世纪80年代爆发的两伊战争，让轰-6D获得了实战机会，伊拉克为了打击伊朗的石油出口贸易，委托约旦购买了4架轰-6D、50枚C-601反舰导弹，4架轰-6D于1987年抵达约旦空军基地，伊拉克机组人员进行了短短几个月的培训后，就仓促驾驶轰-6D投入到“油轮破袭战”。伊拉克空军为轰-6D制定的任务是：充分利用2000多公里的作战半径，在波斯湾上空游荡，伺机击沉伊朗的油轮。

1988年2月5日，伊拉克的轰-6D迎来了首仗，伊拉克空军发现了一艘伊朗的50万吨级超级油轮，随即命令在附近巡逻的轰-6D进行攻击，轰-6D向这艘伊朗油轮发射了一枚C-601反舰导弹，直接将这艘油轮炸沉。由于当时轰-6D距离伊朗油轮的距离超过100千米，处于伊朗空军的护航范围外，打了伊朗空军一个措手不及，从那之后，伊朗军方才知道伊拉克装备了轰-6D轰炸机。

轰-6D的这次空袭，甚至给当时正在波斯湾执行护航任务的美军很大震动，因为美军当时使用的标准-2舰对空导弹，最大射程只有120千米，轰-6D可以在美军的防空火力外发动攻击。于是美国海军司令部向中东地区的美国军舰发出急电：“尽可能远离波斯湾、霍尔木兹海峡，如果要在波斯湾内执行护航任务，主动电子干扰装置、防空系统必须全部打开。”1988年5月14日，美国海军一艘提康德罗加级巡洋舰在执行护航任务时，遭到了轰-6D的攻击，不过美军舰艇开启了电子干扰装置，导致C-601反舰导弹无法识别目标，只能依据设置好的程序，优先攻击最大的目标，结果将附近的一艘巨型油轮击沉。

轰-6D在两伊战争期间击沉了11艘油轮，迫使伊朗空军将F-14战斗机投入到护航行动中，1988年2月25日，一架轰-6D在攻击油轮时遭到F-14战斗机的拦截，F-14发射了2枚AIM-54“不死鸟”空对空导弹，这种导弹拥有150千米的射程，配合F-14优秀的超音速性能，能够有效拦截超音速轰炸机，2枚导弹分别击落了轰-6D和C-601反舰导弹，这是伊拉克在两伊战争中损失的唯一一架轰-6D。