结束“西北叙利亚攻势”以后，叙政府军又于2015年10月15日，在拉塔基亚发起攻势。目的是消灭土叙边境上的反对派武装，完全控制拉塔基亚省。战至11月底，叙政府军一共收复了200平方公里的领土。不过，这期间还发生了土耳其击落俄空天军的苏-24一事，令叙利亚局势复杂化。
在2015年秋冬实施的“西北叙利亚攻势”、“拉塔基亚攻势”中，俄空天军毫无疑问地承担了绝大部分空中支援任务。飞机严重老化的叙空军则乘此机会维修、保养自己的飞机，没有大规模出动。
在2015年底到2016年初的这段时间里，叙政府军在俄空天军的支援下，对大马士革东古塔地区、霍姆斯省、哈马省、阿勒颇省的反对派武装予以沉重打击，基本夺回了“大马士革-霍姆斯-阿勒颇”这一叙经济最发达地区的控制权，扭转了之前被动的局面。
在叙战局逆转的同时，围绕着叙利亚问题的国际政治博弈加剧，土耳其击落俄军机，俄土交恶，西方国家也加大了对俄罗斯的舆论和外交压力。在这种情况下，2016年3月14日，俄罗斯总统普京宣布，自3月15日起从叙利亚撤军。截至3月30日，俄空天军在叙利亚的战机已经撤离了一半，只留下约36架固定翼飞机。
一旦俄空天军主力撤走，叙空军的重要性就体现出来了。叙空军手中毕竟还拥有设施最完备的提亚斯空军基地和17架经过升级的苏-24MK战斗轰炸机，它们构成了叙空军最强有力的打击力量。同时，随着叙政府军在地面上的胜利，很多机场都被修复，叙空军的活动范围得以扩大。2016年4月底，叙政府军重新启用了刚刚被解放的巴尔米拉机场，使得空中支援代尔祖尔的航程缩短了100千米。
2016年5月，俄罗斯国防部决定增加在叙境内的卡-52、米-28N武装直升机数量，而撤回全部的苏-25攻击机。时值叙利亚的雨季和沙暴季节，昼间作战效能大幅下降，而叙空军大部分战机和苏-25均不具备夜战能力。所以，天气带来的打击能力空缺只能由具备全天候打击能力的卡-52、米-28N武装直升机来填补。俄国防部这一部署表明俄空天军出动武装直升机在夜间实施攻击，而叙空军战机在昼间空袭的分工模式已经形成。
考虑到内战之初叙空军拥有多达24架苏-24战斗轰炸机，而经过多年内战损失到2016年只剩下了17架，无法填补俄空天军主力撤走带来的火力空缺。于是，2016年7月，俄罗斯国防部宣布将向叙利亚空军交付10架苏-24M2战斗轰炸机，并当即交付了首批2架苏-24M2,剩余的8架将在接下来的时间里分期分批交付。
苏-24M2战斗轰炸机配备了最新型雷达设备，可使用各种型号的精确制导武器，同时导航系统的精度也得到了提升，很适合对目标进行精确打击。它们的到来使叙空军的作战效能大大提升。果然，在接下来的阿勒颇之战中，苏-24M2战斗轰炸机就发挥了重大作用。
2016年6月25日，俄罗斯空天军和叙利亚空军对阿勒颇北部的马拉农场发起猛烈的空袭，随后叙政府军和真主党部队攻入了马拉农场。战至7月7日夜，在空军的支援下，叙政府军攻占了马拉农场南部的一个制高点。攻占了这里，叙政府军的炮火就可以封锁反对派武装和阿勒颇城内的补给线。7月17日，叙政府军攻占了连接城内城外交通线上的重镇卡斯特尔罗（Castello），叙反对派武装的主要补给线被切断。7月27日，叙政府军彻底将城内城外的联系切断，把两万多名反对派武装包围在了城里。
然而，伊德利卜省的“征服阵线”很快发起了解围作战。7月31日，“征服阵线”集中重兵同时对阿勒颇西北的马拉农场和阿勒颇西南的拉莫施区发起进攻，意图打破政府军的包围圈。此时，叙政府军主力“老虎旅”和第4机械化师都在阿勒颇北部，导致城南空虚。“征服阵线”很快打到了M5高速公路，随即又于8月8日以自爆车开路对1070公寓和阿勒颇水泥厂发起大规模攻势，意图彻底击破包围圈。关键时刻，俄叙空军密集出动对“征服阵线”武装人员实施轰炸。
8月14日夜，叙空军具备全天候作战能力的10架苏-24M2出动20余架次，投下大量威力巨大的桶装炸弹，其中部分炸弹还装备了延时装置，以增加威力。在空军的全力支援下，到8月17日，叙政府军收复了1070公寓区70%的区域。
叙空军苏-24轰炸反对派武装的出色表现引起了美国奥巴马政府的警惕。这就导致了“猛禽”出动拦截苏-24一事的发生。2016年8月19日，当叙空军的苏-24战斗轰炸机在哈赛克市附近巡逻时，遭到两架美国空军F-22战斗机逼近。
根据美国官方的说法，这是为避免叙空军的苏-24战斗轰炸机误击在该地区作战的美国特种部队。美国空军的F-22战斗机一直监视着叙空军的苏-24吗，直到其离开该空域。这一事件也从侧面说明，叙空军苏-24战斗轰炸机的战斗力令各方势力颇为忌惮。
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