Заказы на серийное производство бомбардировщиков "Амио" разместили только в начале 1938 г. – дожидались результатов испытаний. Однако, еще до выхода Амио 340 на испытания воз- сможности самолета ярко продемонстрировал Амио 370. Энергичные усилия рабочих и инженеров позволили закончить этот самолет в срок. Первый полет экипаж в составе Фикинже и Вигруа совершил в Истре 25 июля 1937 г. На самолете стояли 12-цилиндровые рядные моторы жидкостного охлаждения Испано-Сюиза 12Yjrs/Ykrs, обеспечивавшие максимальную скорость 475 км/ч на высоте 5000 м (во Франции на двухмоторные самолеты обычно ставили моторы с разным направлением вращения, отличавшиеся только редукторами – в данном случае слева стоял HS12Yjrs, а справа – HS12Ykrs). Имея 2750 л горючего в крыльевых баках и 4550 л в двух дополнительных баках в фюзеляже, Амио 370 по расчетам мог покрыть расстояниие 7000 км при крейсерской скорости 400 км/ч. Взлетный вес при этом составлял 10300 кг.
Проверить, сможет ли Амио 370 выиграть гонки, для которых он строился (по маршруту Нью-Йорк-Париж), не удалось. Французское министерство авиации, игнорируя то, что состязания привлекли 22 участника, сочло, что столь длительный перелет над морем слишком рискован. Взамен предложили перелет Истр-Дамаск-Париж. 20 августа 1937 г. 13 самолетов отправились в путь, но "Амио" среди них не было, хотя для него уже подобрали экипаж – пилота комманданта Росси и штурмана-радиста Кодоса. На Амио 370 начались проблемы с охлаждением моторов и его сняли с соревнований. Для того, чтобы их преодолеть, потребовались большие усилия. В воздухе испытали несколько вариантов радиаторов и капотов. Изменения внесли также в шасси, хвостовое оперение и другие узлы. Испытания подтвердили результаты расчетов. 8 феврала 1938 г. Росси и Вигруа постаили на Амио 370 несколько мировых рекордов. Пройдя два раза по кольцу между Мекнесом и Ораном дистанцию в 2000 км, самолет с грузом 2000 кг показал среднюю скорость 437 км/ч. Четыре месяца спустя, 8 июня, тот же экипаж, сделав под Истром пять кругов по 1000 км и показав 401 км/ч, установил сразу три рекорда на замкнутом маршруте протяженностью 5000 км.
Продемонстрировав таким образом возможности нового самолета, Амио 370 стали готовить к побитию мирового рекорда в полете по прямой. Росси на этот раз сопровождал радист Эмонт. Машина для этой цели 2 сентября 1938 г. получила обозначение F-AREV. На ней смонтировали новые двигатели и опять усовершенствовали систему охлаждения. Полет несколько месяцев откладывался и в июле 1939 г. итальянский S.82PD установил новый рекорд, пролетев 10 000 км при средней скорости 226 км/ч. 15-16 августа Амио 370 побил его, показав на этой же дистанции 311 км/ч. Впоследствии, когда война была уже на пороге, самолет подготовили к выполнению специальных заданий министерства авиации.
Тем временем Амио 340-01 начал проходить официальные испытания в центре СЕМА в Виллакублэ.
Туда его перегнали 21 марта 1938 г. С 16 апреля по 2 мая в течение двух недель самолет интенсивно облетывали и в целом одобрили. После доработки и замены двигателей в Истре генерал Вюллемин использовал его для визита в Германию по приглашению командования "люфтваффе". С двумя креслами, поспешно установленными в бомбоотсеке, Амио 340-01 16 августа прибыл на берлинский аэродром Стаакен. Обратно вернулись 21 августа. Реакция немцев на появление Амио 340-01 осталась неизвестной. Зато Вюллемин прилетел из Берлина убежденным, что чисто экспериментальный Хейнкель Не 100 находится в массовом производстве и вот-вот начнет поступать в части "люфтваффе".
Вернувшись в Истр в конце 1938 г., опытный самолет уже был оснащен двухкилевым оперением, спроектированным для серийного бомбардировщика, а также получил другие отличия, свойственные Амио 341В4. Появилось место для четвертого члена экипажа, но пилот оставался один, в смещенной набок кабине. Поставили 7,5-мм пулемет MAC 1934, стреляющий через нижний люк. Переделанный таким образом самолет получил обозначение Амио 351-01. Первый полет состоялся в Истре 21 января 1939 г. Официальные испытания в СЕМА начались со 2 февраля. Они привели к новой серии переделок, предпринятой в марте. Шасси "Мессье" заменили на "Эр экуипмент". Испытания в Виллакублэ завершились в мае, но шасси по-прежнему работало неудовлетворительно и выявилась недостаточная продольная устойчивость машины. 4 июля 1939 г. Амио 351-01 был поврежден при посадке и далее не сыграл никакой роли в последующей эволюции нового бомбардировщика.