61-K từng được sử dụng trong Thế chiến thứ hai, Chiến tranh Triều Tiên, Chiến tranh Việt Nam, Nội chiến Lào, Nội chiến Campuchia và nhiều cuộc chiến khác. Nó rất hiệu quả trong việc tạo hỏa lực phòng không tầm thấp đến tầm trung, kể cả việc hỗ trợ hỏa lực mặt đất.

Thế chiến thứ hai

61-K chính thức được sử dụng tại Mặt trận Xô-Đức năm 1941. Ở trạng thái chiến đấu, nó tạo một màn hỏa lực dày đặc từ 0m đến độ cao 6.000 mét. Bấy giờ, gần như tất cả máy bay của phát xít Đức đều nằm trong tầm bắn của 61-K. Nó phối hợp cùng các loại pháo 57 mm, 85 mm, súng máy DShK 12,7 mm lập bức tường phòng không đa tầm hiệu quả. Tổng cộng đã có 14.657 máy bay các loại của Đức Quốc xã bị bắn hạ bởi pháo 37 mm.

Chiến tranh Triều Tiên

Trong Chiến tranh Triều Tiên, 61-K 37 mm được sử dụng nhằm bảo vệ các khu vực chỉ huy, căn cứ, kho tàng vật chất của quân Trung Quốc, Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Triều Tiên và Liên Xô. Nó phối hợp cùng các máy bay tiêm kích MiG-15 của không quân đã bẻ gãy nhiều cuộc tấn công của máy bay Hoa Kỳ như F-86 Sabre, F9F Panther, F4U Corsair và máy bay ném bom tầm trung như B-25. Khoảng mấy trăm máy bay Hoa Kỳ đã bị bắn hạ bởi 61-K.

Chiến tranh Đông Dương

Sau Chiến dịch Biên giới thu đông 1950, Quân đội Nhân dân Việt Nam bắt đầu có được những viện trợ quý giá từ Liên Xô thông qua chính phủ Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa. Vào tháng 5 năm 1951, Việt Nam thành lập Đại đội 612, đơn vị phòng không chính quy đầu tiên, sử dụng 4 khẩu 61-K 37mm loại 1 nòng có tấm chắn, làm nhiệm vụ bảo vệ cầu Tà Lùng (Cao Bằng), một vị trí quan trọng trên tuyến đường giao thông với Trung Quốc.

Ngày 1 tháng 4 năm 1953, Trung đoàn Pháo cao xạ 367 được thành lập với 2.700 người, có khí tài nòng cốt là những khẩu pháo cao xạ 61-K 37 mm viện trợ từ Liên Xô thông qua Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa, được biên chế thành 6 tiểu đoàn mang các phiên hiệu: 381, 383, 385, 392, 394, 396. Mỗi tiểu đoàn có 3 đại đội pháo 37mm (mỗi đại đội có 4 khẩu) và 1 đại đội súng máy phòng không DShK 12,7mm (12 khẩu). Một tiểu đoàn lái xe kéo pháo, xe vận tải và thợ sửa chữa mang phiên hiệu tiểu đoàn 690. Trong thư gửi cán bộ, chiến sỹ Trung đoàn 367 ngày 10 tháng 6 năm 1953, Đại tướng Võ Nguyên Giáp viết: “Trong hoàn cảnh một đất nước, một quân đội chưa có không quân, thì Binh chủng Pháo cao xạ lại càng quan trọng. Trung đoàn 367 là một trong những đơn vị có trang bị tương đối hiện đại đầu tiên của quân đội ta, sẽ làm cơ sở và nòng cốt cho việc phát triển lực lượng phòng không to lớn sau này. Sự ra đời của Pháo cao xạ đánh dấu một bước trưởng thành mới của quân đội ta trên con đường tiến lên chính quy, hiện đại”[2]

Đến đầu năm 1953, Quân đội Nhân dân Việt Nam đã có 8 tiểu đoàn phòng không, với 500 súng máy phòng không 12,7mm và 6 tiểu đoàn pháo cao xạ 61-K 37mm.

Trong Chiến dịch Điện Biên Phủ, lực lượng phòng không Việt Nam đã kết hợp hỏa lực của pháo phòng không 61-K cùng với súng máy DShK 12,7 mm đã bắn rơi 50 máy bay, 2 trực thăng, gây hư hại cho 167 chiếc khác, góp phần làm giảm ưu thế tác chiến từ trên không của quân Pháp, ngăn chặn khả năng tiếp viện cho quân Liên hiệp Pháp đồn trú tại Điện Biên Phủ. Kết thúc chiến dịch, bộ đội Pháo cao xạ đã được khen thưởng: 1 huân chương Quân công Hạng 2; 35 huân chương Quân công Hạng 3; 27 huân chương Chiến công Hạng nhất cho các đơn vị; 200 cán bộ, chiến sĩ được thưởng huân chương Chiến công các loại. Khẩu đội trưởng Tô Vĩnh Diện, người đã hi sinh khi cứu pháo được tặng danh hiệu Anh hùng Lực lượng vũ trang nhân dân.

Chiến tranh Việt Nam

Vào thời kỳ những năm 1956-1960, Việt Nam Dân chủ Cộng hòa nhận được nhiều pháo phòng không 61-K hơn với nhiều phiên bản khác nhau từ Liên Xô. Hàng chục đơn vị pháo phòng không kết hợp súng DShK 12,7 mm, 14,5 mm, 57 mm cùng 37 mm, ZU-23-2 23mm đã được thành lập, được bố trí khắp miền Bắc và dọc theo Đường Trường Sơn. Các đơn vị này đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc bảo vệ các cơ quan, căn cứ quân sự, khu dân cư và các khu công nghiệp ở miền Bắc cùng những binh trạm ở Trường Sơn, ví dụ như trung đoàn pháo phòng không 218. Từ khi thành lập (21 tháng 3 năm 1958) đến khi kết thúc chiến tranh, trung đoàn không chỉ tham gia phòng không mà còn hỗ trợ hỏa lực mặt đất, đã đánh 1.977 trận, bắn rơi 320 máy bay Mỹ, bắn chìm một tàu biệt kích, phá hủy một giàn radar, một kho xăng, phối hợp cùng bộ binh tiêu diệt 2.000 quân đối phương. Ngoài ra, 61-K cũng cực kỳ hữu ích khi dùng để chống bộ binh, với tốc độ bắn nhanh và đầu đạn nổ mảnh sẽ khiến kẻ địch phải dùng xô để mang thương binh về.Vví dụ điển hình là vào cuối năm 1972, tiểu đội bảo vệ trận địa 4 khẩu pháo 61-K của Đoàn 559, Quân đội Nhân dân Việt Nam đã sử dụng pháo 37 mm tấn công bộ binh của địch trong chiến dịch Không Sê Đôn tại Lào.[3]

Hiện nay

Pháo 61-K 37 mm vẫn còn được sử dụng trong lực lượng phòng không của nhiều quốc gia trên thế giới. Chúng vẫn còn hữu ích trong việc tiêu diệt các máy bay tầm thấp, tầm trung, Trực thăng, Phương tiện bay không người lái và đánh chặn tên lửa hành trình bay thấp. Hiện nay, 61-K đang được nhiều quân đội trên thế giới hiện đại hóa để có thể đáp ứng được với chiến tranh hiện đại, trong đó có Việt Nam.Tại Việt Nam, loại vũ khí này còn được sử dụng để phòng thủ bờ biển, chống lại cuộc đổ bộ của Xe tăng hạng nhẹ