Сьерва, впервые продемонстрировал посадку и взлет с палубы авианосца. Перспективы применения автожиров в военном деле существенно возросли в 1933 г., когда Хуан де ла Сьерва ввел в конструкцию непосредственное управление втулкой ротора. Это значительно повысило пилотажные характеристики и позволило обойтись без крыла, благодаря чему улучшились весовая отдача, обзор и компактность автожира. Применение в 1933 г. автожиров на военных маневрах в Великобритании заставило военных во многих странах пересмотреть свое скептическое отношение к применению винтокрылой техники. Тем не менее в большинстве государств не спешили принимать автожиры на вооружение. Американцы ограничились их закупкой только для создания учебного центра. Немцы предпочли принять на вооружение в качестве связного не автожир, а легкий самолет с большой механизацией крыла (Физлер Fi-156 «Шторх»). В Великобритании военные выделили средства не на расширение имевшегося парка автожиров с непосредственным управлением, а на постройку пяти автожиров С-40 нового поколения с так называемым «прыжковым» стартом. Они успешно эксплуатировались в качестве связных в Британском экспедиционном корпусе во Франции, но были потеряны в 1940 г. при эвакуации в Дюнкерке. Оставшиеся в Англии автожиры С-30 были мобилизованы для применения в калибровке локаторов. Сформированный для этой цели Отдельный автожирный эскадрон, имевший 15 С-30, просуществовал до конца войны.
Франция была единственной страной, вступившей во вторую мировую войну, которая имела большой парк военных автожиров. Хотя предполагалось сформировать 46 автожирных наблюдательных отрядов по три машины в каждом, однако к началу войны в войсках было только 52 автожира LeO С-30 и еще 8 на флоте. Автожиры, применявшиеся до конца мая 1940 г., не сыграли заметной роли в боевых действиях, за исключением двух флотских эскадр по 8 - 10 автожиров, эффективно использовавших свои аппараты для патрулирования над Ла-Маншем. Из других стран автожиры во второй мировой войне эпизодически использовали СССР и Япония. Автожирная корректировочная эскадрилья из пяти аппаратов А-7-3А применялась советскими войсками в Смоленском сражении (правда, преимущественно для разбрасывания листовок). Японцы начиная с 1941 г. пытались применить для борьбы с подводными лодками несколько автожиров КА-1 созданных фирмой «Каяба» по американским образцам.
Таким образом, первый работоспособный тип винтокрылого летательного аппарата автожир, несмотря на все возлагавшиеся на него надежды, не получил мирового распространения в вооруженных силах и не сыграл заметной роли в военных действиях начала второй мировой войны. Однако опыт его эксплуатации позволил разработать широкую гамму перспективных областей применения вертикально взлетающих аппаратов, и к тому времени, когда создание работоспособного вертолета стало возможным, военные уже имели четкую картину использования винтокрылых летательных аппаратов.
Первый серийный вертолет был немецкий «Фокке-Ангелис» Fa-223. Этот вертолет со взлетным весом до 4300 кг был запущен в производство в начале 1942 г. сразу серией в 400 экземпляров в пяти вариантах: транспортном, противолодочном, поисково-спасательном, разведывательном и учебном. Однако из-за постоянных бомбежек союзниками немецких заводов удалось построить только 14 вертолетов. Вертолеты Fa-223 достаточно активно использовались германскими вооруженными силами для срочной перевозки грузов, в том числе и на внешней подвеске, когда перевозка другими средствами была затруднена (например, части ракет V-2), срочной доставки штабных офицеров, разведки, вывозки раненых и сбитых летчиков из неприятельского тыла. В годы войны фирмой «Фокке Ангелис» были также созданы одноместный буксируемый планер-автожир для базирования на подводных лодках Fa-ЗЗО - «летающий перископ» (построено около 200 экземпляров) и десантный планер-автожир Fa-225, начата постройка одноместного вертолета Fa-336 для подводных лодок и вертолета-крана Fa-284 грузоподъемностью 6,5 тонн. Кроме Fa-223 в Германии в 1942 г. началось серийное производство легкого вертолета «Флаттнер» F1-282 в двух вариантах: палубный и наземного базирования. Из планировавшихся 1000 машин удалось построить по тем же причинам только 24.
Оборудованный системой принудительного притяга при посадке на палубу, F1-282 начал эксплуатироваться на кораблях уже с 1942 г. Он использовался для поиска подводных лодок и спасения на воде. Сухопутный вариант, предназначавшийся для сопровождения танковых частей, прокладки телефонных проводов и корректировки артогня, доказал свою выживаемость и малую уязвимость. Он отличился весной 1944 г. в учебном бою с истребителями Me-109 и FW-190, а затем в 1945 г. в реальных боевых действиях в Померании и под Берлином.