En el Ejército Rojo, fueron empleados para tareas de enlace, reconocimiento y como unidades defensivas sobre la marcha, así como para apoyar a la infantería en el campo de batalla. El T-37A fue empleado en grandes cantidades durante la invasión soviética de Polonia y la Guerra de Invierno contra Finlandia. Los soviéticos también emplearon este tanque al inicio de la Gran Guerra Patria, pero la mayoría fueron destruidos rápidamente. Los tanques anfibios sobrevivientes lucharon en primera línea hasta 1944, siendo relegados a entrenamiento y defensa auxiliar hasta el final de la Segunda Guerra Mundial.