De D.500/D.501 zag gevechten met meerdere operators. Tijdens de Spaanse Burgeroorlog werd het stiekem geleverd aan de Spaanse Republikeinse Luchtmacht; het werd ook gevlogen door de luchtmacht van de Republiek China tegen de invasieve Japanners tijdens de Tweede Chinees-Japanse Oorlog. Tijdens de late jaren dertig werd het type grotendeels vervangen door een nieuwe generatie Franse gevechtsvliegtuigen, die doorgaans verdere innovaties bevatten, zoals gesloten cockpits en intrekbare onderwagens, en inclusief de directe opvolger van het ontwerp, de Dewoitine D.520. Ondanks dat ze grotendeels verouderd waren, werden zowel de D.500's als de D.510's gebruikt door de Franse luchtmacht tijdens de eerste maanden van de Tweede Wereldoorlog, de laatste bleef in gebruik tot het einde van de Slag om Frankrijk en de ondertekening van de wapenstilstand van 22 juni 1940.
tussen Frankrijk en nazi-Duitsland.