Wyprodukowane SU-12 trafiły do oddziałów zmechanizowanych i pancernych. Pomimo słabych możliwości poruszania się w terenie, słabego opancerzenia i niewielkiej skuteczności uzbrojenia były one używane bojowo w walkach z Japończykami nad jeziorem Chasan i rzeką Chałchin-Goł, agresji na Polskę i agresji na Finlandię.