诺门罕战役期间，九七式自动砲首度上战场实战。因当时苏联军採用较脆弱的轻型装甲车，该武器的表现十分不错，让苏联军误以为日军用了当时不存在的20公厘机关砲。隔年，九七式自动砲开始大量部属在中国，且改当做支援步兵的武器。第二次世界大战期间，九七式自动砲仅有在太平洋一带服役。尽管有大日本帝国陆军飞行战队的伞兵使用，该武器依旧不普及。1942年后，九七式自动砲对现代战车已无用。和都是从九七式自动砲衍生而来的机关砲，专门用来对付战斗机。