Transportery były dostarczane od czerwca 1939 roku. Pierwsze pojazdy Sd.Kfz. 251 zostały przydzielone 1 Dywizji Pancernej, tak więc część z nich brała udział w inwazji na Polskę. Spisały się znakomicie. Na koniec kampanii 1 października 1939 roku w wojskach było ich 84. Na początku kampanii francuskiej w pojazdy tego typu było częściowo wyposażonych pięć dywizji pancernych. Do początku maja 1940 roku wyprodukowano ich 348. Sd.Kfz. 251 był używany również w Afryce Północnej, ale w ograniczonych ilościach ze względu na zaangażowanie tylko dwóch dywizji pancernych. Większość pojazdów wersji Ausf. A, B i C w lecie 1941 roku było używanych na Bałkanach i w Grecji. Wtedy w Sd.Kfz. 251 były wyposażone prawie wszystkie dywizje pancerne. W Operacji Barbarossa wzięło udział kilka tysięcy pojazdów tego typu. Surowe warunki pogodowe podczas rosyjskiej zimy sprawiały, że silniki często nie pracowały dobrze, a czasami nawet nie chciały zapalić. Dodatkowo wszystkie gumowe elementy miały tendencję do pękania. Ogólna mobilność była dobra, jednakże letnie i jesienne, podeszczowe, głębokie błoto sklejało przeplatane koła napędowe i zasychało. Po wprowadzeniu uproszczonej wersji Ausf. D produkcja wzrosła, ale pojazd dalej był wykorzystywany głównie do blisko dystansowej pomocy grenadierom pancernym, ale coraz częściej używano go również do wsparcia ogniowego i obrony przeciwlotniczej. Jako najpopularniejszy niemiecki transporter półgąsienicowy, był używany praktycznie na każdym froncie.