29 сентября 1948 года Совет Министров СССР принял постановление «О проведении государственных испытаний и подготовке к внедрению в серийное производство одноместного вертолетаКа-8«Иркутянин» конструкции Н.И. Камова». Первый полёт серийного образца Ка-15, был выполнен 14 апреля 1953 года лётчиком-испытателем Дмитрием Ефремовым.
Вертолёт изначально разрабатывался для нужд морской авиации: как противолодочный вертолёт, корабельный разведчик и связной. Испытания проводились НИИ-15 ВМФ на базе ОКБ-4 в Москве с 28 января по 12 февраля 1955 года. С 23 марта по 14 апреля того же года испытания Ка-15 продолжили на кораблях Черноморского флота. Государственные испытания проходили в Феодосии с 15 апреля по 11 мая 1955 года. В 1956 году наавиационном заводе в Улан-Удэначали серийное производство этих машин. Всего было построено 354 вертолета всех модификаций.
Начиная с 1957 года Ка-15 начали поступать в строевые соединения ВМФ. Из-за малой грузоподъемности Ка-15 оказался неэффективен как противолодочный вертолет — мог брать на борт всего два гидроакустических буя для слежения за подводными лодками; при этом аппаратура управления находилась на втором вертолете, а средства уничтожения (глубинные бомбы) — на третьем. Помимо этого, эксплуатация Ка-15 на флоте сопровождалась многочисленными неполадками, указывающими на низкую надежность этой машины. В июле 1960 года один из Ка-15 разбился из-за схлестывания лопастей после взлета с аэродрома Новонежино; в ноябре случай схлестывания повторился, но машину удалось посадить. В мае 1963 года полеты Ка-15 в ВМФ запретили.
