Почти все опытные и серийные машины различных модификаций строились на Киевском заводе № 473, впоследствии получившем название «Труд», а затем — «Авиант». До окончания серийного производства киевляне выпустили 1028 экземпляров Ан-24 различных модификаций. 174 самолета построили на заводе в Улан-Удэ.
Немало Ан-24 эксплуатировалось и в силовых структурах и ДОСААФ. Причем они использовались не только для перевозки грузов и служебных пассажиров, но и для решения иных задач. Если верить событиям, изложенным в книге «Красные соколы» американского писателя Р. Джексона, то 20 августа 1968 года имел место первый случай участия «гражданского» Ан-24 в боевой операции. В ту ночь темноту в районе пражского аэропорта Розине прорезали лучи фар заходившего на посадку советского самолета Ан-24 с «аэрофлотовской» символикой на борту. Пилот самолета незапланированного рейса из Москвы зарулил на отведенное место, а дежурные диспетчеры аэропорта, воспользовавшись перерывом в полетах, позволили себе немного отдохнуть.
Тем временем Ан-24 исчез со своей стоянки и припарковался сбоку от ВПП. Никто не мог и предположить, что под символом гражданской авиакомпании скрывался военный самолет с приводной радиостанцией на борту.
Вслед за этим началось что-то непонятное. Один за другим садились и, высадив пассажиров, улетали советские транспортники. Но самое интересное было впереди: после приземления еще одного «аэрофлотовского» Ан-24 — летающего командно-диспетчерского пункта. Выбрав удобное место, его «пассажиры» обеспечили посадку военно-транспортных самолетов с боевой техникой и десантниками. Так началось вторжение в Чехословакию.
В 1986 году ресурс Ан-24 продлили до 50 000 летных часов. На 1 января 2005 года в российских авиакомпаниях числилось 214 самолетов Ан-24 разных модификаций.
Самолет-лаборатория Ан-24РВ с восьмилопастными воздушными винтамиПервой грузовой модификацией самолета стал военно-транспортный Ан-24Т (Ан-36) с двигателями взлетной мощностью по 2550 э.л.с., переоборудованный из третьего опытного пассажирского в 1961 году. Среди задач, стоявших перед этой машиной, были транспортировка мелких грузов в посадочном варианте общим весом до 4000 кг, носилочных и сидячих раненых. Кроме этого, предписывалось парашютное десантирование мелких военных грузов или 33 солдат ВДВ с личным оружием и снаряжением, а также посадочное — до 37 солдат. Для этого в правом борту носовой части фюзеляжа имелся большой грузовой люк (впоследствии внедренный на Ан-26Б), а в хвостовой — дверь.
Количество членов экипажа «транспортника» осталось таким же, как и у пассажирского Ан-24, — четыре человека. Для десантирования использовались прицел-визир АИП-32 и радиотехническая система привода самолета в заданный район ПДСП-2С, но ее дальность, как показали государственные испытания, оказалась недостаточной.
Заводские испытания машины начались в сентябре 1961 года и проходили в два этапа. Лишь год спустя, после устранения всех замечаний заказчика, Ан-24Т приняли на государственные испытания, проходившие на подмосковном аэродроме Чкаловская. Ведущими на этом этапе были инженер В. А. Анисимов и летчик В. С. Елисеев.
В заключении НИИ ВВС отмечалось, что Ан-24Т практически соответствует требованиям ВВС и пригоден для принятия на вооружение ВВС в качестве легкого военно-транспортного самолета. Несмотря на это, командование ВТА высказало особое мнение. «Ан-24Т, — писал заместитель командующего ВДВ генерал И. А. Тараненко, — не соответствует задачам, возлагаемым на легкие ВТСы в современных условиях… Он не обеспечивает парашютное десантирование боевой техники, а бортовой люк не позволяет загружать эту технику. Недостаточная перегоночная дальность (1890 км) и малый радиус десантирования (180–225 км) на высотах 1000 и 6000 метров соответственно. Не обеспечивается эксплуатация на неподготовленных полевых площадках вследствие неудовлетворительных взлетно-посадочных данных».
Еще одним недостатком ВТСа можно считать фанерный пол, как у пассажирского самолета, который при перемещении груза быстро приходил в негодность.
ОКБ-473 отреагировало на эти замечания оперативно, предложив оборудовать самолет нижним десантным люком в задней части фюзеляжа, установить дополнительные топливные баки для повышения дальности до 2900 км и довести десантную нагрузку до 5000 кг.
Доработанный, а точнее, заново сделанный самолет с грузовым люком размером 1,4x1,8 метра в хвосте получил прежнее обозначение Ан-26Т. На борту «грузовика» имелся комплект погрузочно-разгрузочного оборудования, включавший кран-балку и встроенный в пол грузовой кабины транспортер грузоподъемностью 1500 и 4500 кг соответственно.
В 1963 году для Ан-24 разработали дополнительную силовую установку с турбореактивным двигателем-ускорителем РУ19А-300 (устанавливали в правой мотогондоле), взлетной тягой 900 кгс и заменившую агрегат автономного запуска ТГ-16. Это увеличивало тяговооруженность самолета (что особенно важно в условиях высоких температур и высокогорных аэродромов) и значительно повысило его транспортную эффективность. Один лишь пример, кроме возросшей коммерческой нагрузки, вертикальная скорость самолета при отказе одного из двигателей на взлете была не ниже 2,9 м/с (в условиях жаркого климата до 1,5 м/с). Этот третий двигатель и установили на Ан-24Т, получившем обозначение Ан-24РТ. В таком виде Иркутское авиационное производственное объединение выпустило с 1967 по 1971 год 164 самолета.
Одновременно с Ан-24Т разрабатывалась машина радиоразведки и радиоконтроля Ан-24Р, вслед за ней появился радиоретранслятор Ан-24РТ. Обе машины впоследствии применялись в Афганистане.
Ан-24 (за исключением Ан-24Т и Ан-24РТ) серийно строился в Киеве с 1959 по 1978 год. За это время было выпущено более 1028 самолетов разных модификаций. На 1 января 2005 года в российских авиакомпаниях числилось 224 Ан-24, немало машин находится и в ВВС, но, сколько их эксплуатируется, статистика умалчивает.
Несмотря на солидный возраст, Ан-24 продолжает совершенствоваться. Например, на 308-м авиаремонтном заводе в Иваново освоили дооборудование самолета дополнительными мягкими топливными баками (по два в каждом полукрыле). При этом полная заправка достигает 6180 литров, что увеличивает продолжительность полета на 1,3 часа.
Ан-24 был одним из самых продаваемых за рубеж пассажирских самолетов. Внешнеторговое объединение «Авиаэкспорт» начало предлагать самолет зарубежным эксплуатантам в конце 1963 года. В следующем году по две машины Ан-24В продали Ливану, Монголии и Румынии, а семь — Объединенной Арабской Республике. В 1965 году начались поставки самолетов на Кубу. Постепенно география применения самолета расширилась, и к концу XX века Ан-24 можно было встретить в 30 странах.