Wyprodukowane pojazdy trafiały od pierwszych miesięcy 1938 roku do pododdziałów samochodów pancernych w oddziałach rozpoznawczych dywizji strzeleckich i kawalerii, oraz korpusów zmechanizowanych (później przemianowanych na pancerne) uzupełniając, a następnie zastępując samochody pancerne BA-I, BA-3 i BA-6. BA-10 były najczęściej grupowane w plutony (3-5 wozów) lub kompanie (10-15 wozów). Trafiły także do sformowanych w Zabajkalskim Okręgu Wojskowym samodzielnych brygad składających się z dowództwa, batalionu średnich samochodów pancernych, batalionu rozpoznawczego i batalionu karabinów maszynowych. Brygady te liczyły ok. 80 średnich i ok. 30 lekkich samochodów pancernych. 7, 8 i 9 Brygada wzięły udział w walkach nad jeziorem Chasan w 1938 i rzeką Chałchin-Goł w 1939 roku. Później brygady te rozformowano, a ich sprzęt przydzielono mniejszym oddziałom. Uzbrojone w BA-10 oddziały wzięły następnie udział w agresji na Polskę, aneksji Besarabii i wojnie zimowej. 1 grudnia 1940 roku na stanie RKKA było 2140 BA-10 i BA-10M, a 22 czerwca 1941 roku 2980 tych pojazdów, a więc były one do typowym uzbrojeniem pododdziałów rozpoznawczych RKKA. Po zaprzestaniu produkcji ich liczba w jednostkach zaczęła spadać. Wyprodukowane wozy były nadal używane, ale coraz częściej zastępowały je lekkie czołgi T-60 i T-70 posiadające lepsze możliwości poruszania się w terenie. Po 1943 roku prawdopodobnie zniknęły z uzbrojenia pierwszoliniowych jednostek RKKA.