Первое боевое применение СУ-100 состоялось в январе 1945 года, и в дальнейшем СУ-100 использовались в ряде операций Великой Отечественной и Советско-японской войны, но в целом их боевое применение было ограниченным. После войны СУ-100 неоднократно модернизировалась и в течение нескольких десятилетий оставалась на вооружении Советской армии. СУ-100 также поставлялись союзникам СССР и участвовали в ряде послевоенных локальных конфликтов, в том числе наиболее активно — в ходе арабо-израильских войн. К концу XX века СУ-100 была снята с вооружения в большинстве использовавших её стран, но, тем не менее, в некоторых из них, по состоянию на 2007 год, всё ещё остаётся в строю.