Trong Hồng quân Công nhân và Nông dân, chúng được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ liên lạc, trinh sát và chiến đấu để bảo vệ các đơn vị trên đường hành quân, cũng như trực tiếp hỗ trợ bộ binh trên chiến trường. T-37A được sử dụng đại trà trong chiến dịch Ba Lan của Hồng quân năm 1939 và chiến tranh Liên Xô - Phần Lan 1939-1940. T-37A cũng đã tham gia các trận chiến trong giai đoạn đầu của Chiến tranh Vệ quốc Vĩ đại, nhưng hầu hết chúng đều nhanh chóng bị tiêu diệt. Những chiếc xe tăng còn sót lại duy nhất thuộc loại này đã chiến đấu ở mặt trận cho đến tận năm 1944, và trong các đơn vị huấn luyện và tiểu đơn vị hậu phương, chúng được sử dụng cho đến khi chiến tranh kết thúc.