76-мм полковые пушки обр. 1927 г. активно использовались в ряде предвоенных конфликтов с участием СССР: в боях у озера Хасан и на реке Халхин-Гол (в ходе боёв было потеряно 14 орудий, в том числе 7 безвозвратно), в Советско-финской войне (потери составили 67 орудий), Польском походе 1939 года. На июнь 1941 года в РККА состояло 4708 полковых пушек обр. 1927 г., в том числе 2296 орудий в составе войск западных военных округов. В 1941—1942 годах полковые орудия понесли большие потери, которые тем не менее были компенсированы поступлением значительного количества вновь произведённых орудий. В 1943 году пушка была снята с производства, но до конца войны продолжала оставаться одной из основных артиллерийских систем РККА. Интересной особенностью орудия была его аэротранспортабельность, которая оказалась востребованной на практике — в осаждённом Ленинграде в конце 1941 года были изготовлены 457 76-мм полковых пушек обр. 1927 г., которые были доставлены под Москву на самолётах и оказали существенную помощь советским войскам в битве за Москву.