L-39 cất cánh lần đầu ngày 4/11/1968, và được sử dụng như loại máy bay huấn luyện cơ bản tại Liên bang Xô Viết, Tiệp Khắc, và tất cả các nước thuộc Khối Warszawa (ngoại trừ Ba Lan, nước này sử dụng loại máy bay phản lực thế hệ đầu tiên TS-11 Iskra của họ) từ năm 1971 trở về sau.
Lúc đầu L-39 sử dụng động cơ tubin phản lực cánh quạt loại nhỏ Ivchenko AI-25TL do Liên Xô chế tạo. Sau đó tới phiên bản L-59 hay còn gọi L-39MS, một bản thiết kế cải tiến, được trang bị động cơ tuốc bin phản lực cánh quạt DV-2, vẫn còn được chế tạo đến tận năm 1999.
Được thiết kế là một máy bay huấn luyện tốc độ cận âm giá rẻ, L-39 có thể đạt được tốc độ 750 km/h (một số tài liệu nói nó thể bay với tốc độ 980km/h) tầm bay 1.100km, nếu sử dụng thêm thùng dầu phụ thì là 1.750km.
Cũng giống như các máy bay huấn luyện khác L-39 có thể được sử dụng như một máy bay tấn công mặt đất hạng nhẹ. Cấu hình vũ khí của L-39 khá đa dạng, nó có thể mang theo tên lửa đối không tầm ngắn K-13, hay ống phóng tên lửa UB-16, súng máy, bom thông thường loại nhỏ. Ở cầu hình cường kích hạng nhẹ L-39 có 4 giá treo vũ khí với tổng khối lượng khoảng 1.290 kg
Những chiếc L-39 đã từng tham chiến trong một số cuộc chiến tranh. Trong cuộc chiến lật độ chế độ của Tổng thông Muammar al-Gaddafi, chính quyền Libya khi đó được cho là cũng đã dùng 1 số chiếc L-39 để tấn công quân nổi dậy. Tại Syria hiện nay, bên cạnh những chiếc Yak-130, hay Su-24, chiếc L-39 vẫn được quân chính phủ sử dụng cho nhiệm vụ yểm trợ bộ binh.
Việt Nam cũng sở hữu một số lượng lớn máy bay L-39. Trong quá trình vận hành ngoại trừ vụ rơi máy bay tại Phú Lâm, TP Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên ngày 26/8, thì trước đó L-39 huấn luyện khác của Việt Nam đã rơi xuống bờ biển thuộc địa phận xã Phước Dinh, huyện Ninh Phước tỉnh Ninh Thuận ngày 5/6/2007. Hai phi công có mặt trên máy bay tử nạn.