השימוש הקרבי הראשון בשריוניות BA-20 היה בקרב חלקין גול בשנת 1939. השריוניות השתתפו בכל הקרבות והמבצעים של הצבא האדום בשנים 1939 – 1941 כרכבי סיור או רכבי פיקוד. רוב השריוניות אבדו בקרבות עם הגרמנים כבר בשנת 1941. ביחידות הצבא האדום שהיו מוצבות במזרח הרחוק של ברית המועצות (ולכן לא השתתפו במלחמה עם הגרמנים) שריוניות BA-20 המשיכו לשרת עד לסוף שנת 1945 ואף נעשה בהן שימוש במהלך הקרבות עם הכוחות היפנים בסין ובקוריאה.