Do boje byl SU-100 poprvé nasazen v lednu 1945, později se zúčastnil celé řady operací mj. ve Velké vlastenecké válce, včetně sovětsko-japonské války; ale obecně bylo jejich použití omezeno. SU-100 po válce zůstal několik desetiletí ve výzbroji sovětské armády. Byl dodáván i spojencům a Sovětským svazem byl nasazen v řadě poválečných lokálních konfliktů, včetně nejaktivnější – v průběhu arabsko-izraelských válek. Na konci 20. století byl SU-100 v mnoha zemích vyřazen, ale v některých je stále ještě v provozu.