Начиная с 1944 года ЗСУ Ml7 поступали на вооружение зенитно-артиллерийских полков механизированных и танковых корпусов, а также зенитно-артиллерийских дивизий танковых армий (10–20 единиц на соединение). В 7-й гвардейский танковый корпус, например, в январе 1945 года входил 287-й зенитно-артиллерийский полк в составе 16 37-мм зенитных пушек и 10 ЗСУ М17.
За счёт высокой скорострельности (2000 выстр./мин на установку) они оказались весьма эффективными при отражении атак немецкой авиации на малых высотах. Советское командование быстро оценило мощь огня этих ЗСУ и часто включало их в состав передовых отрядов наступающих танковых частей. Обычно в таком отряде имелось семь — девять танков Т-34, четыре ЗСУ М17 и несколько «скаутов» МЗА1 с мотострелками или разведчиками. При удачном развитии событий таким группам нередко удавалось внезапным ударом захватывать отдельные населённые пункты, мосты или узловые железнодорожные станции.
Как и в американской армии, ЗСУ часто использовались для огневой поддержки оборонявшихся или наступавших советских войск. Так, например, 2 мая 1945 года на окраине Берлина вели тяжелый бой гвардейцы 359-го зенитно-артиллерийского полка 4-й гвардейской танковой армии. Большая группа немцев, пытавшаяся пробиться из окружённого города на запад, вклинилась в боевые порядки советских войск и атаковала батарею старшего лейтенанта Суркова. Завязалась рукопашная схватка. На помощь батарейцам подоспел взвод установок Ml7, которые с ходу атаковали противника. Шквальный огонь счетверенных крупнокалиберных пулеметов буквально сметал немецкие цепи. В результате враг потерял 138 солдат и офицеров убитыми и ранеными, 76 немецких солдат сдались в плен.
М17 весьма эффективно использовались и в уличных боях, особенно для борьбы с «фаустниками». Вот что говорилось по этому поводу в отчете командования 3-й гвардейской танковой армии после Берлинской операции:
«В боях на улицах Берлина противник широко применял фаустпатроны для борьбы с нашими танками. Уличный бои давал широкие возможности для применения этого оружия ближнего боя. Обычно фаустпатронщики располагались в подвалах или первых этажах домов, в некоторых случаях прятались за каменными изгородями, в отрытых щелях, в подъездах и подворотнях… Фаустпатронщики пропускали пехоту, идущую впереди танков, и открывали огонь, когда мимо проходили танки… Тщательная очистка зданий, осмотр возможных позиции фаустпатронщиков и, наконец, огонь из пулеметов и автоматов, из пушек по всем подозрительным местам является основным мероприятием по борьбе с фаустпатронщиками. С большим эффектом применялись для этой цели зенитные счетверенные установки М-17…
Усиленные пехотой и другими средствами танковые батальоны действовали в бою за Берлин следующим образом. Если в своем продвижении батальон встречал обороняемое препятствие — забор поперек улицы или обороняемое здание, то командир батальона прежде всего производил разведку и искал возможности обойти это препятствие. Если обход оказывался невозможен, то под прикрытием огня танков и бронетранспортеров М-17 или ДШК, которые шли непосредственно за пехотой, вперед выдвигаются саперы для подрыва препятствий. Одновременно артиллерия занимала огневые позиции и вела огонь на разрушение зданий за препятствием, ослепляла и подавляла оборону противника».