Pierwotnie służył do obrony floty, wywalczania przewagi powietrznej i prowadzenia rozpoznania taktycznego, później – przez dodanie możliwości przenoszenia bomb – przystosowany został do uderzeń na cele naziemne.

F-14 wszedł do służby w United States Navy w 1972 roku, zastępując F-4 Phantomy II. W roku 1976 wyeksportowano siedemdziesiąt dziewięć maszyn do Iranu, który stał się jedynym poza Stanami Zjednoczonymi użytkownikiem Tomcatów. Oficjalne wycofanie maszyny ze służby w US Navy nastąpiło 22 września 2006 roku w Naval Air Station (bazie lotniczej) Oceana. Następcą Tomcata został wielozadaniowy F/A-18E/F Super Hornet, F-14 nadal pozostają jednak na wyposażeniu lotnictwa Iranu.