Первое боевое применение пулемётов ШКАС произошло в период Гражданской войны в Испании. Отмечалось, что пулемёты обладают низкой эффективностью стрельбы при использовании патронов с обычными пулями, но использование специальных (бронебойных, разрывных, зажигательных) боеприпасов позволяло при высокой плотности огня — до 5 пуль на квадратный метр — достигать неплохих показателей. В начальный период боёв за Мадрид И-16, вооружённые пулемётами ШКАС и пушками ШВАК, сбили около 350 самолётов противника при минимальных потерях.