Użyty bojowo został przez lotnictwo włoskie w trakcie drugiej wojny abisyńskiej w latach 1935–1936 oraz przez lotnictwo paragwajskie w trakcie wojny o Chaco w latach 1932–1936.
Użycie samolotów w wojsku polskim W polskim lotnictwie wojskowym znajdowały się 4 samoloty myśliwskie Fiat CR.20, które zostały wypożyczone przez lotnictwo włoskie w celach marketingowych i sprowadzone do Polski w sierpniu 1929 roku dla polskiej ekipy biorącej udział w III Locie Małej Ententy i Polski, organizowanym przez Aeroklub Rumunii we współpracy z Aeroklubem Rzeczypospolitej Polskiej. W zawodach tych, które odbyły się we wrześniu 1929 roku, polscy piloci zajęli dalsze miejsca – najlepszy z nich kpt. pil. Leopold Pamuła zajął 9. miejsce. W związku z tym, że samoloty Fiat CR.20 nie były znacząco lepsze od używanych w Polsce Blériot-SPAD S.61 i ustępowały osiągami nowszym samolotom myśliwskim, co potwierdził udział w tych zawodach, zrezygnowano z ich zakupu.
Samoloty były następnie eksploatowane w eskadrach treningowych 1 i 2 pułku lotniczego. Według A.