Один из пяти поступивших во второй половине 80-х гг. в ЛИИ самолетных командно-измерительных пунктов (СКИП) «976» на базе Ил-76МД, до сих пор остающийся в эксплуатации
| Регистрационный номер | Серийный номер | Название ЛЛ | Назначение (тип испытываемого двигателя) | Годы испытаний | Актуальный статус |
| 86891 | 16-07А | ЛЛ Ил-76М | Д-18Т | 1982–1994 | на хранении |
| 76492 | 39-08 | ЛЛ ИЛ-76МД (ЛЛ3) | Д-90А (ПС-90А) | 1984–1994 | переоборудована |
| ИЛ-76ЛЛ | НК-93 | 2007–2009 | переоборудована | ||
| ИЛ-76ЛЛ | «Кавери» | с 2010 | Летает | ||
| 76529 | 08-07 | ЛЛ Ил-76 (ЛЛ4) | Д-236Т, Д-27 | 1987–1997 | на хранении |
| 06188 | 16-09 | ЛЛ ИЛ-76Т (ЛЛ5) | ТВ7-117С | 1989–1992 | на хранении |
| 76452 | 50-02 | СКИП ИЛ-76МД (976) | СКИП | 1986–1991 | на хранении |
| 76453 | 50-09 | СКИП ИЛ-76МД (976) | СКИП | 1986–1991 | на хранении |
| 76454 | 52-09 | СКИП ИЛ-76МД (976) | СКИП | 1988–1991 | переоборудована |
| ИЛ-76ЛЛ | SaM146 | 2007–2009 | Летает | ||
| 76455 | 54-02 | СКИП ИЛ-76МД (976) | СКИП | с 1989 | Летает |
| 76456 | 56-02 | СКИП ИЛ-76МД (976) | СКИП | 1989–1991 | переоборудована |
| ЛЛ ИЛ-76МД | WS-10 (КНР) | с 2005 | Летает в КНР |
Институт стал лидером в области пионерских исследований верхних слоев атмосферы на ракетах-лабораториях, исследований вопросов вхождения аэродинамических космических аппаратов в атмосферу на моделях серии «БОР». Особое место в истории ЛИИ занимают работы по программе многоразового воздушно-космического аппарата «Буран», в рамках которой в институте был сформирован отраслевой комплекс подготовки космонавтов-испытателей, а в 1983–1988 гг. создана целая серия летающих лабораторий на базе самолетов Л-39, МиГ-25 (три ЛЛ), МиГ-31, Су-7 (две ЛЛ), Су-17, Су-24, Ту-134, Ту-144, Ту-154 (три ЛЛ). Именно в ЛИИ 10 ноября 1985 г. состоялся первый атмосферный полет аналога «Бурана» — самолета БТС-002 с четырьмя воздушно-реактивными двигателями, а затем, вплоть до 15 апреля 1988 г., — еще 23 полета, в ходе которых отрабатывались особенности аэродинамики аппарата и его автоматическая посадка. К сожалению, с распадом Советского Союза все работы по программе «Буран» были свернуты. Институт тем не менее продолжал исследования по аппаратам с высокими скоростями полета. В этом году, наконец, удалось получить финансовую господдержку и начать работы по подготовке и проведению совместно с ЦИАМ исследований гиперзвуковых режимов полета на экспериментальном аппарате ГЛЛ-АП с прямоточным воздушно-реактивным двигателем на крейсерских скоростях, соответствующих числам М=5–7.
В постсоветские годы из-за серьезных проблем с финансированием работ активный парк летающих лабораторий ЛИИ сократился буквально до считанных машин, способных еще подниматься в воздух. Из-за исчерпания ресурсов и отсутствия средств на их продление в 90-е гг. и первое десятилетие нового века пришлось поставить на прикол все ЛЛ на базе Ту-16 и часть ЛЛ и СКИП на базе Ил-76. Из всех имевшихся в институте тяжелых летающих лабораторий, наряду с двумя Ил-76ЛЛ и СКИПом, в строю остается только одна Ту-154ЛЛ (RA-85317) с изменяемыми в полете характеристиками устойчивости и управляемости, подготовленная в 1987 г. на базе опытного Ту-154М № 317 для исследований по проблемам создания перспективных неманевренных самолетов и их систем управления.
Аналогичная ситуация и с некогда весьма обширным «истребительным» флотом ЛИИ. Несколько лет назад был списан последний летавший в институте МиГ-25ПУ (бортовой № 02), использовавшийся в последние годы главным образом для коммерческих полетов с зарубежными энтузиастами авиации во второй кабине. Перестала летать и одна из последних в стране «спарок» МиГ-21УМ (№ 62). На ремонте сейчас находится единственный МиГ-29УБ (№ 84), который еще можно вернуть в небо — ожидается, что вскоре он сможет снова подняться в воздух.
Не лучше дело обстоит с институтскими истребителями семейства Су-27. В начале 90-х гг. в ЛИИ по инициативе Анатолия Квочура была создана пилотажно-исследовательская группа «Летчики-испытатели», позднее преобразованная в «Пилотажно-исследовательский центр» (ПИЦ). При поддержке спонсоров Анатолию Квочуру удалось добиться получения с заводов в Комсомольске-на-Амуре и Иркутске трех новых самолетов — Су-27П (№ 595), Су-27ПД (№ 598) и Су-30 (№ 597). Помимо участия в разного рода авиасалонах и авиашоу по всему миру, летчики ЛИИ и ПИЦ под руководством Квочура проводили на этих машинах большой объем исследований по авиационной эргономике, внедрению систем спутниковой радионавигации, выполнили целую серию рекордных сверхдальних перелетов с неоднократными дозаправками в воздухе.
Опытный Су-30 № 597 (серийный № 01–02), один из трех новых истребителей «Сухого», полученных ЛИИ в начале 90-х гг. по инициативе Анатолия Квочура, до сих пор активно летает
«Спарка» МиГ-29УБ, которая в скором времени вернется к полетам в ЛИИ и Школе летчиков-испытателей
Летающая лаборатория Су-27ЛЛ № 24–05, использовавшаяся в ЛИИ с 1989 г. для отработки экспериментальной цифровой системы управления и управления самолетом с помощью боковой ручки
По договору с ММПП «Салют» Су-27П № 595 с 2002 г. использовался ЛИИ как летающая лаборатория для испытаний модернизированного двигателя АЛ-31Ф-М1, но сейчас, как и Су-27ПД № 598, уже не эксплуатируется, хотя и может вернуться к полетам после продления ресурса. Давно не поднималась в небо и летающая лаборатория Су-27ЛЛ № 24–05 (бортовой № 05), созданная в ЛИИ в 1989 г. на базе серийного Су-27, на которой отрабатывалась экспериментальная репрограммируемая цифровая система управления, потенциометрическая боковая ручка управления на правом боковом пульте кабины, новая система электронной индикации. Этот самолет, входивший в состав летно-моделирующего комплекса ЛМК-2405, включавшего также наземный испытательно-доводочный стенд, использовался для исследований средств активного обеспечения безопасности полета перспективных маневренных самолетов и оптимального управления их траекторным движением. Из всех принадлежащих ЛИИ истребителей семейства Су-27 активно летать в настоящее время продолжает лишь Су-30 № 597. В то время, как действующий парк летающих лабораторий ЛИИ в последние годы продолжал сокращаться, развитие получила стендовая база института и автоматизированная система обработки результатов летных испытаний авиационной техники. Так, в 2008 г. в Центре эргономических и физиологических исследований ЛИИ введена в строй новейшая трехстепенная физиологическая центрифуга с управляемым по крену и тангажу движением кабины. От всех имеющихся в стране новая центрифуга ЛИИ отличается на порядок большими угловыми скоростями движения кабины, в 3–4 раза большим темпом нарастания перегрузки, а размеры кабины позволяют испытывать натурные кабины перспективных ЛА и крупногабаритные технические объекты. На базе центрифуги создан не имеющий аналогов в России Динамический пилотажный стенд для тренировки летчиков высокоманевренных самолетов и проведения различных экспериментов.