導入後は1000形・3000形等の電動車各形式と編成して運用されたのち、820は1964年（昭和39年）に電動車化改造を施工された。同改造に際しては国鉄より台車・主電動機の払い下げを受け、省形釣り合い梁式TR14台車ならびにMT7主電動機が搭載された。制御器は電磁単位スイッチ式手動加速制御器 (HL) で、弱め界磁制御は行なわない。パンタグラフは先頭部寄りに1基搭載し、それと干渉するベンチレーターが1個撤去された。電動車化された820は車両番号（車番）はそのままに820形と形式名称のみが変更された。なお、820は電動車化に際して琴平向きに方向転換され、同時に810・820とも連結面貫通路に幌枠が新設されたが、当時は同2両で編成が固定されていなかったことから、幌の整備は行なわれなかった。1971年（昭和46年）頃には、820の台車ならびに主電動機を750形が搭載した日立製作所製KBD-104釣り合い梁式台車・日立製HS-267主電動機にそれぞれ換装した。これは小型車の750形が95kWと比較的出力の大きい主電動機を搭載していた上、当時750形は搭載する制御器の都合から同形式同士の2両編成で運用されており、95kW主電動機搭載車の全電動車編成は琴電においては明らかに過剰スペックであったことから、大型車である本形式の性能向上目的で振り替えられたものであった。一方、810は1966年（昭和41年）に踏切事故で被災し、復旧に際して屋根部の雨樋撤去ならびに張り上げ構造化が施工された。以降、2両の外観における差異は比較的小さくなった。その他、1970年代に前面窓・側窓全ての窓サッシのアルミサッシ化、および車体塗装の新塗装化が2両ともに施工されている。
前述のように本来両運転台構造の電動車として設計された本形式であったが、落成当初は豊橋駅寄りの運転台には機器を搭載せず片運転台構造の制御車として竣工し、従来車の中で最も高出力の主電動機を搭載したモハ80形を片運転台化の上で編成相手として固定編成を組んだ。その後1942年（昭和17年）夏頃に固定編成を解消し、豊橋寄り運転台にも機器を搭載し両運転台仕様とされたものの、電動車化されることはなく制御車のまま運用された。国鉄籍編入後も引き続き飯田線で運用された本形式であったが、1952年（昭和27年）2月にクハ102が、同年5月にはクハ101が相次いで宇部電車区（広ウヘ）へ転属となり、宇部線・小野田線で運用された。同時期に2両とも車内の転換クロスシートを撤去し、オールロングシート仕様に改造されている。翌1953年（昭和28年）2月にクハ102が、同年4月にはクハ101が再び相次いで府中町電車区（岡フチ）に転属し、福塩線で運用された。1953年（昭和28年）6月には、国鉄の車両形式称号規程改正に伴って、本形式はクハ5610形5610・5611と改称・改番された。なおこの間、1953年（昭和28年）にクハ5611（旧クハ102）が車体更新修繕を施工された。更新に際しては片側の運転台を撤去の上で完全に客室化し片運転台化されたほか、前面貫通扉を埋め込んで非貫通構造とし、ベンチレーターを国鉄標準のグローブ形に換装するなど、外観に若干の変化が生じた。さらに翌1954年（昭和29年）にはクハ5610（旧クハ101）も車体更新修繕を施工され、こちらは前面は貫通構造のままとされたものの、車体全周に雨樋が新設され、前照灯も取り付け式に改造されるなど、大きく原形を損なう結果となった。またクハ5611同様、片運転台化ならびにベンチレーターのグローブ形への換装も実施されている。他の買収国電各形式とともに運用された本形式であったが、首都圏で余剰となった国鉄制式電車の転属によって買収国電の淘汰が開始されたことに伴い、1962年（昭和37年）2月に2両とも廃車となった。
裁判は地方裁判所において1978年3月30日に始まり、大きな関心を呼んだ。この裁判が開かれる前に医師たちは、アンネリーゼが憑依されてはおらず、彼女が厳しいキリスト教のしつけを受けていたことや癇癪が原因となり、それで起こった心理的な効果によるものである、と証言していた。しかしアルト司祭から医学的な方面で援助を求められていたリヒャート・ロート博士( Doctor Richard Roth)は、悪魔祓いの儀式中に「悪魔に効く注射はないんだよ。アンネリーゼ」とミッシェルに話したとされている。 2人の司祭たちにはカトリック教会によって雇われた弁護士がつけられ、アンネリーゼの両親側弁護士であるシュミット-ライフネルは「悪魔祓いの儀式は合法であり、ドイツ民主共和国の基本法により保護される市民が宗教的信条において行う活動は、その制限をされない」と訴えた。弁護側は、ミシェルが悪魔に乗り移られたという彼らの主張を力説するため、悪魔祓いの儀式中に録音されたテープを再生し、時々「悪魔が話している」とされる箇所を取り上げた。レンズ神父の証言によると、アンネリーゼに憑依した悪魔は6体であり、憑依した悪魔たちは自ら、身元を明らかにして、その中から「ルシファー」、「カインとアベル兄弟」の 「カイン」、「イスカリオテのユダ」、「 アドルフ・ヒトラー」、「ネロ」については特定できたとした。アンネリーゼに憑依した悪魔は、彼女の口から低い唸り声と呪いの言葉を発したが、ヒトラーを名乗る霊は、「ジークハイル」を何度も繰り返したので、見分けがついた、と証言した。アルト神父は悪魔祓いの儀式中に、アンネリーゼの身体が危険な状態になったとは一度も考えなかったし、もしそのような状態だと思ったら、直ちに医学的な治療を求めていたと証言し、なぜ医師を呼ばなかったのかとの問いに対し、悪魔祓いの儀式は医学的な諸問題が起きないように行われていることとなっており、そのように進められたと証言した。また、アンネリーゼが悪魔に憑依されていると確信しており、司祭たちに悪魔を追い出すよう求めたとも証言した。司祭らはアンネリーゼがまさに死ぬ直前、悪魔祓いの儀式で完全に自由になったことを取り上げた。ヨーゼフ・シュタング司教は、自分が悪魔祓いの儀式を許諾した時、アンネリーゼは健康が危惧される状態だったことを知らなかったと話し、証言をしていない。被告人たちは怠慢による過失致死罪として有罪、6ヵ月の拘留（後に保留となる）、3年の執行猶予とする判決が言い渡された。しかしながら検察側の求刑は、2人の司祭たちについては罰金刑のみ、両親は犯罪性のみ認めて、求刑はしないとするものだったが、この判決により言い渡された刑は、それより重い量刑であった。カトリック教会が、このような旧式の悪魔祓い儀式を許諾したことについて、マスコミが注目した。この事件は精神障害の誤認、怠慢、虐待、そして宗教的ヒステリーと位置付けられている。