Наряду с ракетой переносного комплекса "Стрела-2", ракета ЗМ31 была одной из двух первых отечественных ЗУР, которая хранилась, перевозилась в транспортно-пусковом контейнере и запускалась непосредственно из него. Если применение такого контейнера в переносном комплексе было практически неизбежным, то использование подобного прогрессивного технического решения в ЗРК "Стрела-1" свидетельствует о дальновидности его разработчиков. Пылебрызгозащитный транспортно-пусковой контейнер 9Я23, предохранявший ракету от механических повреждений, крепился к раме ПУ с помощью бугелей.

Боевая работа ЗРК "Стрела-1" осуществлялась в следующем порядке. При получении целеуказания или при самостоятельном визуальном обнаружении цели стрелок-оператор наводил пусковую установку с ЗУР на цель, используя для повышения точности оптический визир. Одновременно включалось питание борта первой ЗУР (через 5 с — второй ЗУР) и открывались передние и задние крышки транспортно-пусковых контейнеров. Услышав звуковой сигнал о захвате цели ГСН и визуально оценив момент входа цели в зону пуска, оператор нажатием кнопки "Пуск" осуществлял старт ракеты. При движении ракеты по контейнеру срезался кабель электрического питания ЗУР, при этом в предохранительно-исполнительном механизме снималась первая ступень предохранения. Стрельба велась по принципу "выстрелил и забыл".

По результатам испытаний были определены вероятности поражения одной ЗУР при стрельбе навстречу цели, летящей со скоростью 200 м/с на высоте 50 м. Они составляли от 0,15 до 0,64 для бомбардировщика и от 0,1 до 0,6 — для истребителя. При увеличении скорости цели до 300 м/с и высоты до 1000 м вероятности составили от 0,15 до 0,52 для бомбардировщика и от 0,1 до 0,42 — для истребителя. При стрельбе вдогон вероятность поражения целей, летящих со скоростью 300 м/с, составила 0,47-0,49, а со скоростью 200 м/с — 0,52-0,65.

В соответствии с рекомендациями проводившей испытания Госкомиссии, в период 1968-1970 гг. провели модернизацию комплекса. В состав ЗРК был введен пассивный радиопеленгатор (ПРП) разработки Ленинградского НИИ "Вектор" Министерства радиопромышленности, обеспечивающий обнаружение целей с включенными бортовыми радиосредствами, их сопровождение и ввод в поле зрения оптического визира. Предусматривалась возможность целеуказания от ЗРК с пассивным радиопеленгатором другим ЗРК "Стрела-1" упрощенной комплектации — без пеленгатора.

Благодаря усовершенствованию ракеты была уменьшена ближняя граница зоны поражения комплекса, повышена вероятность поражения целей на малых высотах и точность самонаведения. Была разработана контрольно-проверочная машина, позволяющая контролировать работу штатных боевых средств комплекса "Стрела-1" с учетом изменений, введенных в него при модернизации.

Государственные испытания модернизированного комплекса "Стрела-1М" проводились на Донгузском полигоне с мая по июль 1969 г. под руководством комиссии, которую возглавлял В.Ф. Воропаев. На вооружение войск ПВО СВ ЗРК "Стрела-1М" был принят в декабре 1970 г.

По результатам испытаний комплекс мог обеспечивать поражение самолетов и вертолетов, летящих со скоростью до 310 м/с, на высотах от 30-40 до 3500 м, при курсовых параметрах до 3500 м и маневрирующих с перегрузкой до 3 единиц на дальностях от 500-1600 до 4200 м. По сравнению с ЗРК "Стрела-1" в модернизированном комплексе ближняя граница зоны поражения была уменьшена на 400-600 м, а нижняя — до 30 м.

Вероятность поражения неманеврирующих целей при равномерных фонах возросла и при стрельбе навстречу составляла при скорости цели 200 м/с на высотах до 50 м 0,15-0,68 для бомбардировщика и 0,1-0,6 — для истребителя. При скорости цели 300 м/с на высоте 1000 м эти показатели составили, соответственно, 0,15-0,54 и 0,1-0,7, а при стрельбе вдогон — 0,58-0,66 и 0,52-0,72.

Боевая работа ЗРК "Стрела-1М" имела некоторые особенности по сравнению с автономной работой комплексов "Стрела- 1". Все комплексы в составе взвода ориентировались на местности в единой системе координат для зенитной ракетно-артиллерийской батареи "Стрела-1" - "Шилка". Между боевыми машинами поддерживалась радиосвязь. Командир ЗРК по световому и звуковому индикаторам кругового обзора контролировал радиотехническую обстановку в зоне действия пассивного радиопеленгатора, оценивал государственную принадлежность цели и в случае принадлежности сигнала к РЛС самолета противника по внутренней связи сообщал направление на цель операторам своей и остальных боевых машин взвода ЗРК, а также командиру батареи. Командир батареи осуществлял целераспределение между боевыми машинами ЗРК и ЗСУ. Получив информацию о цели, оператор включал систему точного пеленгования, разворачивал пусковую установку на цель и, убедившись в принадлежности сигнала к средствам противника, с помощью синхронных сигналов на световом индикаторе и в шлемофоне сопровождал цель до попадания ее в поле зрения оптического визира, а затем наводил пусковую установку с ракетами на цель. Аппаратура пуска устанавливалась в режим "Автомат". При подходе цели к зоне пуска оператор включал кнопку "Борт", подавая напряжение на борт ЗУР, и производил ее пуск. Предусмотренные в комплексе режимы работы "Вперед-Вверх", "Вперед-Вниз", "Назад-Вверх" и "Назад-Вниз" позволяли оператору в зависимости от типа, скорости и положения цели относительно комплекса осуществлять стрельбу навстречу или вдогон. Так, при пусках вдогон по всем типам целей, а также при пусках навстречу по малоскоростной цели (вертолету) задавались режимы "Назад".

Управление батареей осуществлялось начальником ПВО полка с помощью радиостанций через автоматизированные пункты управления ПУ-12 (ПУ-12М), имевшиеся у него и у командира батареи.

Комплексы "Стрела-1" и "Стрела- 1М" широко экспортировались из СССР за рубеж. Они поставлялись в страны-участницы Варшавского договора (Болгарию, ГДР, Польшу, Румынию, Чехословакию), Югославию, в государства Азии (Вьетнам, Индию, Ирак, Сирию, Северный Йемен, Таиланд), Африки (Алжир, Анголу, Бенин, Египет, Гвинею, Гвинею-Биссау, Ливию, Мадагаскар, Мали, Мавританию, Мозамбик, Эфиопию, используется "Фронтом Полисарио") и Латинской Америки (Кубу, Никарагуа), неоднократно подтверждая свою достаточно высокую эффективность и простоту эксплуатации во время военных конфликтов и при проведении учебных стрельб.

Впервые ЗРК "Стрела-1" были применены в боевых действиях в Ливане в мае 1981 г. — одна батарея была доставлена по воздуху из Ливии. В следующем году в долине Бекаа в Южном Ливане в 1982 г. действовали уже 14 сирийских боевых машин "Стрела-1". В декабре 1983 г. этими ЗРК были сбиты американские самолеты А-6Е и А-7Е (последний, возможно, был поражен переносным ЗРК "Стрела-2"). В том же году 15 боевых машин ЗРК "Стрела-1" были захвачены южно-африканскими интервентами на юге Анголы.

Комплекс "Стрела-1" стал первым отечественным ЗРК с размещением всех боевых средств на одной боевой машине, способным при необходимости вести автономные боевые действия и первым из ЗРК без радиолокационных средств, обеспечивающим поражение приближающихся целей.

Румынский вариант ЗРК "Стрела-1" на шасси БТР ТАВС-79