Сама война очень быстро выявила истинное назначение «Ильи Муромца» — бомбардировщик! Главным обстоятельством, которое вызвало появление самолёта-бомбардировщика, было ограничение возможности действия артиллерии по дальности. Летательный аппарат в этом отношении имел большие перспективы. И, конечно, очень была заманчива идея бомбардировать противника в его глубоком тылу.

Следует учесть ещё то обстоятельство, что авиационная бомба обладает более разрушительным действием, чем артиллерийский снаряд такого же веса. Кроме того, авиационные бомбы позволяют поражать противника зажигательными и даже отравляющими веществами.

Вначале «муромцы» использовались в первой мировой войне для разведывательных целей, но это по ряду причин оказалось неудачным. В первый период войны на весь фронт был всего один самолёт «Илья Муромец», а затем ещё две машины этого типа, что оказалось явно недостаточным для достижения результатов, которые могли бы дать эти самолёты, тем более что тогда у противника отсутствовали средства воздушного противодействия.

В конце июля 1914 г. приказом по Военному ведомству были учреждены отряды воздушных кораблей «Илья Муромец», для которых нужно было построить и укомплектовать десять боевых машин. И тогда перед Сикорским стал вопрос: как использовать «муромцы», в принципе новый вид оружия, которое ещё даже не было толком испытано и для которого нужны были специальные бомбы, прицелы для бомбометания и стрелковое вооружение...

Превращение «муромцев» в бомбардировщики было связано с рядом трудностей, которые преодолевались порой довольно болезненно. Так, к началу мобилизации на РБВЗ были изготовлены только два «муромца», но двигатели «Аргус», заказанные для них в Германии, получить не успели. Пытаясь выйти из положения, Сикорский попробовал заменить их на двигатели «Сальмсон», форма которых полностью изменила аэродинамические свойства самолёта. И поэтому в конструкцию «Муромца» пришлось вносить много изменений. Но даже ухудшение полётных характеристик не смутило Военное ведомство, отдавшее в августе 1914 г. приказ о формировании на аэродроме первой авиационной роты из семи отрядов кораблей «Илья Муромец».

Организация этого дела была поручена военному летчику полковнику С. А. Ульянину, который был начальником Гатчинской авиационной школы. На должности командиров кораблей он подобрал опытных пилотов, в большинстве своём это были инструкторы той же школы.

Формирование этих отрядов было настоящим испытанием для Сикорского: он должен был не только заниматься «доведением до ума» их «муромцев», но и готовить как инструктор командиров для этих самолётов. В середине сентября «Илья Муромец I» под командованием Е. В. Руднева вылетел в расположение штаба Северного фронта. Этому самолёту не повезло: его подбили ополченцы, несшие охрану железной дороги. «Муромец I» задержался с ремонтом и расстояние до Белостока в 855 вёрст преодолел за 23 дня!

Потом вылетел второй «Муромец» под командой А. В. Панкратьева И этой машине не повезло: она потерпела серьёзную аварию из-за неисправности двигателей «Сальмсон» и полностью вышла из строя. В такой сложной обстановке Сикорский нашёл единственно верное решение: он спешно переконструировал два корабля, оснастив их двигателями «Аргус», хорошо зарекомендовавшими себя во время перелёта Петербург — Киев.

Новые самолёты не имели таких удобств, как прежние, но зато их конструкция оказалась облегчённой на 25 пудов. Эти корабли под названием «Илья Муромец Киевский» и «Илья Муромец 3» под управлением отличных лётчиков Горшкова и Бродовича прославили воздушных богатырей Игоря Сикорского.

В. М. Шидловский, проявив энергию и настойчивость, сумел использовать свои связи и 24 ноября подал обстоятельный доклад военному министру, в котором писал: «Чтобы научиться хорошо стрелять из винтовки, нужны месяцы, из пушек — годы. А умело летать и воевать на таком новом большом самолёте, как «Муромец», — дело трудное, ему надо ещё научиться...» Далее в своём докладе Шидловский предлагал объединить все отряды «муромцев» со всем обслуживающим персоналом в «эскадру воздушных кораблей» и чтобы ею командовал офицер, хорошо знаюший вопросы управления большими аэропланами. В заключение своего доклада Шидловский просил, чтобы его как офицера запаса призвали в действующую армию и на некоторое время назначили командовать этой эскадрой.

Военный министр обратился с этим докладом к царю, и Николай утвердил все предложения Шидловского. 14 декабря 1914 г. был издан приказ о сформировании на средства РБВЗ эскадры из 10 боевых 2 учебных «муромцев». Этим же приказом авиация делилась на тяжёлую, подчинённую главному командованию, и на лёгкую, подчинённую войсковым соединениям. Начальником управления эскадры воздушных кораблей был назначен статский советник М. В. Шидловский, которого произвели в генерал-майоры по Морскому ведомству. 11 января 1915 г. приказом по армии и флоту было объявлено о формировании эскадры воздушных кораблей. Этот акт положил начало созданию тяжёлой бомбардировочной авиации в России.

Игорь Сикорский писал о первых шагах своей деятельности в эскадре воздушных кораблей: «Январь 1915 года был проведён в активных приготовлениях самолётов и тренировке персонала. Я снова много летал, обучая пилотов и помогая в разрешении различных вопросов, связанных с вооружением, установкой аппаратов для метания бомб и специального оборудования для новейшего вида этих самолётов. Чертежи конструкции этих кораблей делались на быстроту, а военное снаряжение доставлялось для укомплектования на базу на самом фронте... Я продолжал оставаться единственным пилотом- испытателем больших самолётов, а также единственным инструктором. И в то же время как конструктор я нёс всю ответственность за действительные или мнимые неполадки, с которыми мог встретиться лётный персонал, пользуясь сложным и не освоенным оборудованием. Как для меня, так и для большинства остальных это было трудное и тяжёлое время. Шла война... Казалось невозможным, чтобы масса работы по общей организации, обучению и разрешению множества различных вопросов была проделана в такой короткий срок, как пять недель. В начале февраля было подготовлено несколько машин для боевых полётов с подготовленными экипажами».

15 февраля 1915 г. состоялся первый боевой полёт «Ильи Муромца», положивший начало деятельности эскадры воздушных кораблей. С аэродрома Яблонна военный летчик Г. Г. Горшков совершил полёт в Восточную Пруссию на бомбардировку железнодорожных узлов и станций. Правда, полёт следовало считать скорее разведывательным, чем бомбардировочным. Он продолжался 1 час 15 минут. Не найдя подходяшей цели, «Муромец» вернулся обратно с бомбами. На следующий день тот же экипаж совершил налёт на станцию Велленберг и сбросил на неё 42 бомбы, от взрывов которых были разрушены железнодорожный путь и станционные постройки.

Когда среди немцев стали ходить слухи о появлении у русских самолётов-гигантов, сбрасывающих бомбы с невиданной до сих пор точностью, немецкое командование издало специальный приказ не верить этим слухам, поскольку «подобных самолётов не существует». Любопытно, что немцы в тот же день бомбили аэродром, где базировались «муромцы». В конце февраля Игорь Сикорский чуть было не погиб при очередном налёте неприятельской авиации.

Все направления фронтов стали требовать именно этот тип машин. Завод получил новые заказы, а Шидловскому было поручено увеличить число машин и людей в эскадре тяжёлых кораблей. Сикорскому работы заметно прибавилось. Хотя обучение пилотов с него было снято, все прибываюшие на фронт машины он испытывал сам, также сам занимался «муромцами», относительно которых были какие-то сомнения у лётчиков. Условия для работы были очень тяжёлыми. Часто Сикорскому приходилось участвовать в совещаниях с людьми, которые вернулись на «муромцах» из боя, и сразу же по свежим следам принимать соответствующие технические решения, после чего «муромцы» немедленно дорабатывались. Живучесть машины удалось заметно повысить.

Так, 7 июня 1915 г. один из «муромцев» был серьёзно повреждён, два двигателя вышли из строя на одной стороне, был ранен командир экипажа. Это случилось над территорией противника в 50 км от линии фронта. Экипаж сумел отбиться от преследующих «фоккеров», сбив при этом один из них, и благополучно перелететь через линию фронта. При эскадре воздушных кораблей была организована мастерская по ремонту двигателей с учебным классом, в которой механики проходили курс обслуживания двигателей, стоявших на «муромцах».