Боевое крещение самоходный миномёт 2С4 принял во время войны в Афганистане. Благодаря мобильности, дальности стрельбы и возможности поражения целей противника на обратных склонах гор и в укрытиях миномёты 2С4 широко использовались в зоне ответственности 108-й мсд. Миномётная батарея, оснащённая «Тюльпанами», в основном выполняла задачи по уничтожению огневых точек в каменных завалах и пещерах, опорных пунктов и огневых средств на дорогах, перевалах и в кишлачной зоне. Фугасные мины эффективно уничтожали глинобитные сооружения и крепости противника, в то время как 122-мм осколочно-фугасные снаряды вязли в стенах укреплённых зданий. После поступления на вооружение активно начали использоваться управляемые мины «Смельчак». По результатам использования корректируемых выстрелов 3ВФ4 был сделан вывод о том, что на выполнение поставленной задачи для пристрелки уходило две-три обычных фугасных мины, а для поражения — одна-две корректируемых мины «Смельчак». Общее же время выполнения задачи могло составлять от 12 до 15 минут[28]. Всего в ходе боевых действий по данным А. Б. Широкорада было задействовано около 120[1] единиц 2С4, однако по состоянию на 1 августа 1987 года на территории Афганистана в 40-й армии СССР официально числилось только 4 миномёта «Тюльпан»[29]. В целом миномёт 2С4 по результатам применения в Афганистане отлично себя зарекомендовал[30].
Повторно самоходные миномёты «Тюльпан» были применены во второй чеченской кампании, в частности при взятии Грозного в конце 1999-го — начале 2000 года, продемонстрировав высокую эффективность огня[31][1]. Также использовались для уничтожения бетонных оборонительных сооружений в горных населённых пунктах, разрушение которых не представлялось возможным с помощью 152-мм артиллерии. 10 единиц 2С4 24-го отдельного самоходно-миномётного дивизиона миномётов большой мощности[32] за несколько дней уничтожили оборонительную систему незаконных вооружённых формирований[33].