7, 8 i 9 Brygada wzięły udział w walkach nad jeziorem Chasan w 1938 i rzeką Chałchin-Goł w 1939 roku. Później brygady te rozformowano, a ich sprzęt przydzielono mniejszym oddziałom. Uzbrojone w BA-10 oddziały wzięły następnie udział w agresji na Polskę, aneksji Besarabii i wojnie zimowej. 1 grudnia 1940 roku na stanie RKKA było 2140 BA-10 i BA-10M, a 22 czerwca 1941 roku 2980 tych pojazdów, a więc były one typowym uzbrojeniem pododdziałów rozpoznawczych RKKA. Po zaprzestaniu produkcji ich liczba w jednostkach zaczęła spadać. Wyprodukowane wozy były nadal używane, ale coraz częściej zastępowały je lekkie czołgi T-60 i T-70 posiadające lepsze możliwości poruszania się w terenie. Po 1943 roku prawdopodobnie zniknęły z uzbrojenia pierwszoliniowych jednostek RKKA.
Kilkanaście BA-10 zdobytych przez Finów było używanych pod oznaczeniem BAF-C lub BA-32-3. Po ataku niemieckim w czerwcu 1941 roku duża liczba tych pojazdów została przejęta przez Niemców i wcielona do oddziałów Wehrmachtu, Waffen-SS, oraz policji i innych służb bezpieczeństwa. Niemcy oznaczyli je jako BA-10(r). Wykorzystywano je głównie do zwalczania partyzantki na okupowanych terenach.