Tijdens de Spaanse Burgeroorlog werd het type voor het eerst ook militair ingezet. Op 14 augustus 1936 vloog het de eerste bombardementsmissie en het toestel was onder andere betrokken bij het Bombardement op Guernica. Het vloog echter relatief langzaam en was daardoor een gemakkelijke prooi voor gevechtsvliegtuigen. Tijdens de Tweede Wereldoorlog was de Ju 52/3m het standaard transporttoestel van de Luftwaffe. Het werd op grote schaal ingezet bij verschillende luchtlandingsoperaties aan het begin van de oorlog. Bij de invasie van Nederland en België in mei 1940 werden ruim 400 toestellen ingezet voor het invliegen van luchtlandingstroepen. Hierbij gingen meer dan tweehonderd stuks verloren.