Le premier vol du prototype a eu lieu le 16 décembre 1994. Cet appareil s'écrasa le 10 février 1995 suite à une collision en vol avec un autre avion. Le 2 prototype qui effectua son premier vol le 24 avril 1997, dut faire un atterrissage forcé en janvier 2001 suite à des problèmes d'aubes de compresseur. Il fut cependant réparé et continua les essais en vol. Plusieurs exemplaires ont été réalisés (jusqu'en 2003) pour les forces aériennes de l'Ukraine. Cet avion est comparable à l'Airbus A400M et même supérieur sur certains points :charge utile, autonomie, distance de décollage...
La Russie en avait commandé 164 exemplaires, mais a annoncé en avril 2006 son retrait du programme. La raison officielle est que l'avion est devenu trop cher, mais en réalité il faut sans doute y voir une réaction à la « Révolution orange ». Si cette décision est maintenue, l'appareil devra trouver de nouveaux débouchés à l'export, la Russie étant le seul client déclaré. Le marché européen, où Antonov espérait trouver des clients (l'Allemagne était très intéressée) est maintenant verrouillée par le programme Airbus A400M. L'Inde, la Chine et l'Iran sont des marchés potentiels. L'Antonov est 40 % moins cher que l'A400M, et vendu à peu près au même prix que le Hercules, beaucoup plus petit et plus lent. Néanmoins, il sera plus difficile à exporter si l'Ukraine est seule à le soutenir, ne bénéficiant plus du poids politique russe.
Toutefois, le concepteur en chef d'ANTK Antonov, Dmytro Kiva, a déclaré que le site d'Avian produirait le premier An-70 de série en 2011 et que l'Ukraine passera une commande de 23 appareils d'ici à 2017. Le programme prévoit la construction de 39 appareils sur la période 2013-2022 et le développement d'une version civile.
