Zmodyfikowany Ca.3 pokonał 4 września 1917 odległość 1000 km w czasie 9 godzin 15 minut. Do końca wojny wyprodukowano 461 samolotów.
Oprócz lotnictwa włoskiego, Caproni Ca.3 były używane także w lotnictwie francuskim. Eskadra CEP.115, wchodząca w skład dywizjonu GB.1, używająca licencyjnych samolotów, weszła do akcji 22 czerwca 1916. Od lipca 1917 Francja otrzymała także oryginalne włoskie bombowce, oznaczone CAP.2 BN2. W sierpniu 1917 sformowano drugą eskadrę CEP.117. Po wyposażeniu w oryginalne Caproni, oznaczenia eskadr zmieniono z CEP na CAP. Obie eskadry używane były głównie do nocnych nalotów na niemieckie terytorium, zrzucając 600 ton bomb w 660 misjach.
Od 1918 roku na Ca.3 byli szkoleni lotnicy amerykańscy, z których część latała następnie operacyjnie w jednostkach włoskich. W sierpniu 1917 jeden Ca.3 został przetransportowany drogą morską do USA i oblatany tam 11 września, jako pierwszy włoski samolot w Ameryce, a w lutym 1918 został tam dostarczony drugi. Przynajmniej cztery Caproni zostały zdobyte po przymusowych lądowaniach przez Austro-Węgry i poddane testom.