Breven hotade med rättsliga åtgärder, men advokatbyråerna var falska. I vissa fall lade Wonga till avgifter för dessa brev till kundernas konton.
The City watchdog, Financial Conduct Authority (FCA), sade 45,000 kunder skulle kompenseras.
Wonga har bett om ursäkt och sa att taktiken slutade för nästan fyra år sedan.
Tillsynsmyndigheten har sagt till BBC att den har skickat en fil till polisen.
Företaget är Storbritanniens största långivare, vilket gör nästan fyra miljoner lån till en miljon kunder under 2012, senaste siffrorna visar.
En undersökning visade att Wonga skickade brev till kunder från falska advokatbyråer som hette "Chainey, D'Amato & Shannon" och "Barker and Lowe Legal Recoveries".
Planen var att få kunder med förfallna skulder att tro att deras utestående skulder hade överförts till en advokatbyrå, med rättsliga åtgärder hotade om skulden inte betalades.
Företaget använde denna taktik för att maximera samlingar genom att stapla trycket på kunderna, tillsynsmyndigheten sade.
"Wongas tjänstefel var mycket allvarligt eftersom det hade effekten av att förvärra en redan svår situation för kunder i förfall," säger Clive Adamson, chef för tillsyn på FCA.
"FCA förväntar sig att företagen ska ägna särskild uppmärksamhet åt rättvis behandling av dem som har svårt att betala tillbaka sina lån."
Situationen inträffade mellan oktober 2008 och november 2010 och involverade Wonga och andra företag inom koncernen.
Som detta hände innan FCA tog över regleringen av lönedagslåntagare, är det omöjligt att bötfälla Wonga. Det sades också att det inte skulle bli någon brottsutredning eftersom man ville inrätta ett kompensationssystem så snabbt som möjligt och en kriminell sond skulle ta tid. Berörda kunder kommer att få cirka £ 50 vardera.
Istället kommer Wonga att börja kontakta kunder i juli för att erbjuda kompensation, med pengar som sannolikt kommer att betalas i slutet av månaden. Detta kommer antingen att betalas kontant eller kunder kommer att få sin utestående skuld minskas.
"Vi vill obetingat be om ursäkt till alla som påverkas av den historiska inkassoverksamheten och för alla svårigheter som orsakas av detta", säger Tim Weller, tillförordnad verkställande direktör för Wonga.
"Utövandet var oacceptabelt och vi upphörde frivilligt med det för nästan fyra år sedan."
Alla som kan ha bytt adress under mellantiden bör kontakta Wonga.
Labour MP och kampanjledare mot lönelån Stella Creasy har ifrågasatt bristen på brottsutredningar.
"Varför i de fall där kunder av Wonga debiterade inkassoavgifter för dessa brev är det inte polisfråga?" frågade hon på sociala medier webbplats Twitter.
Richard Lloyd, verkställande direktör för konsumentgruppen Vilket?, sade: "Det är rätt FCA tar en hårdare linje om oansvarig utlåning och det blir inte mycket mer oansvarigt än detta.
"Det är en chockerande ny låg för lönebranschen som redan är ihärdig av dålig praxis och Wonga förtjänar att få boken kastad på den."
Undersökningen inleddes av FCA:s föregångare, Office of Fair Trading (OFT). Wonga sa att det stoppade taktiken frivilligt och erbjöd information till OFT.
Dessutom upptäckte Wonga i april i år att det hade missbedömt vissa kunders saldon.
Detta resulterade i att 200 000 människor överbetalade företaget. Wonga sade att majoriteten överbetalda med mindre än 5 pund och ett större antal underbetalda.
De som överbetalts kommer att kontaktas av Wonga, och den underbetalda skulden kommer att avskrivas.
Weller sade att företaget "kommer att lära sig av dessa misstag" och stärkte sina interna kontroller.
Problemen för Wonga kommer kort efter att dess chef Niall Wass slutat efter sex månader i arbetet som verkställande direktör. Wass gick med i Wonga i januari 2013 som chefsofficer - efter att den falska advokattaktiken slutade - och blev chef i november.
Tidigare denna månad meddelade ordförande och grundare Errol Damelin också att han planerade att sluta.
Betalande långivare Wonga måste betala 2,6 miljoner pund i ersättning efter att ha skickat brev från icke-existerande advokatbyråer till kunder i efterskott.