Po wybuchu II wojny światowej samoloty tego typu dokonywały lotów rozpoznawczych na teren Niemiec, w czasie których ponosiły jednak spore straty. Okazało się, że osiągi samolotów, chociaż uznawanych za nowoczesne, są już niewystarczające do uniknięcia niemieckich myśliwców Messerschmitt Bf 109. 9 września 1939 roku został zestrzelony pierwszy MB.131 (nr 92), a drugi uszkodzony lądował przymusowo, oba z dywizjonu GAR 14. 17 września został zestrzelony kolejny, z GR I/22 (nr 86). Już od października 1939 roku samoloty MB.131 były więc wycofywane z jednostek bojowych i przesuwane do szkolnictwa. Dłużej zachowały je dywizjony GR I/36 i II/36. W chwili ataku niemieckiego 10 maja 1940 roku w dywizjonach rozpoznawczych znajdowało się 35 samolotów, a w jednostkach szkolnych 64. Po zawieszeniu broni we Francji znajdowały się 53 samoloty. Jedynie grupa rozpoznawcza stacjonująca w Afryce Północnej zachowała je w swoim składzie przez cały okres wojny.
Po upadku Francji samoloty Bloch MB.131 otrzymało lotnictwo rządu Vichy, gdzie użytkowano je w jednostka szkolnych do holowania celów lotniczych.