Использовался люфтваффе с ноября 1944 года в качестве разведчика, а с декабря 1944 года наносил удары по войскам союзников. Одним из самых известных случаев применения Ar 234 стала бомбардировка Ремагенского моста — первого не разрушенного моста через Рейн, захваченного союзниками.