Alrededor de 60 D.520 fueron adquiridos por la Regia Aeronautica. Los pilotos italianos apreciaron las capacidades de la aeronave y el cañón Hispano-Suiza HS.404, al menos según los estándares de 1940-1941. Los tres primeros D.520 se asignaron al 2° Stormo con base en el aeródromo de Torino-Caselle, donde se utilizaron para la defensa del área industrial de Turín. Otros D.520 fueron capturados en Montélimar, Orange, Istres y Aix-en-Provence.
A principios de 1943, el as italiano Luigi Gorrini transportó D.520 tomados como botín de guerra a Italia para usarlos en la defensa. "He recogido varias docenas de Dewoitines de varios aeródromos franceses y de la fábrica de Toulouse", recordó más tarde.“En ese momento, cuando todavía volábamos el Macchi C.200, era una buena máquina, si no muy buena. Comparada con el Macchi 200, era superior solo en un punto: su armamento de la Hispano-Suiza HS 404 de 20 mm". A los pilotos italianos les gustó el cañón de 20 mm, la moderna cabina, el excelente equipo de radio y la fácil recuperación de un trompo, pero también se quejaron del débil tren de aterrizaje y la capacidad de tambor de munición [del cañón]; la munición no estaba disponible en cantidades (el HS.404 no era compatible con los cañones Breda y Scotti de 20 mm, por lo que todo dependía de los depósitos de Francia). A finales de febrero, la 359a Squadriglia (22° Gruppo), dirigida por el mayor Vittorio Minguzzi, recibió ocho Dewoitine D.520. En ese momento, los B-24 estadounidenses bombardeaban con frecuencia Nápoles, por lo que se necesitaba con urgencia un interceptor efectivo, y los D.520 eran todo lo que había disponible a principios de 1943. Los pilotos de 359a Squadriglia usaron Dewoitines con cierto éxito.
El 1 de marzo de 1943 el maggiore Minguzzi reclamó un B-24 mientras volaba un D.520. Este reclamo inicialmente solo se afirmó como probable, pero luego se actualizó a confirmado. Este fue probablemente el primer reclamo italiano que utilizó este avión. El 21 de mayo de 1943, la Regia Aeronautica y la Luftwaffe acordaron intercambiar 39 Lioré et Olivier LeO 451, capturados por los italianos en la factoría SNCASE de Ambérieu-en-Bugey (Lyon), por un stock de 30 D.520. Posteriormente, en la primavera y el verano de 1943, los Dewoitines fueron utilizados por el 161° Gruppo Autonomo, con base en el sur de Italia, con la 163a Squadriglia en Grottaglie, la 162a Squadriglia en Crotone y la 164a Squadriglia en Reggio Calabria. El 31 de julio de 1943, la Regia Aeronautica todavía tenía 47 Dewoitines en servicio. Después del armisticio del 8 de septiembre de 1943, la Aeronautica Nazionale Repubblicana de la República Social Italiana utilizó tres D.520, anteriormente en servicio con el 24° Gruppo, para entrenamiento.
https://ww2aircraft.net/forum/threads/d ... nds.49522/Cuando el III Reich invadió Vichy en noviembre de 1942 se capturaron 246 D.520; además, se completó un lote de 62 bajo la ocupación alemana. Algunos Dewoitines capturados fueron utilizados por la Luftwaffe con fines de entrenamiento, mientras que 60 fueron transferidos a Italia y 96 o 120, a Bulgaria. Sin embargo los D.520 no llegaron a Bulgaria hasta agosto de 1943, ya que los pilotos de combate de ese país todavía estaban entrenando en el tipo en Nancy con JG 107.
Al mes siguiente, los primeros 48 Dewoitines fueron recibidos en el aeródromo de Karlovo. Dos meses después, el 24 de noviembre, los D.520 se utilizaron en combate, cuando 17 de los 60 B-24 Liberators de la 15ª Fuerza Aérea de la USAAF bombarderon la capital, Sofía, y 24 Dewoitines despegaron de la base de Vrazhdebna (junto con 16 Bf 109G-2 de Bojourishte) y atacaron a los bombarderos y sus 35 P-38 Lightning de escolta. Los pilotos búlgaros reclamaron cuatro aviones estadounidenses por la pérdida de un caza, tres más tuvieron que realizar aterrizajes forzosos. Los estadounidenses atacaron Sofía nuevamente el 10 de diciembre de 1943. Ese día, 31 B-24 escoltados por P-38 fueron interceptados por 6 Dewoitines del II/6 Regimiento de Caza de Vrazhdebna y 16 D.520 del I/6 Regimiento de Caza de Karlovo (junto con 17 Bf 109G-2). Los estadounidenses reclamaron 11 D.520 por la pérdida de un solo P-38. El examen posterior de los registros mostró que solo se perdió un Dewoitine durante esa batalla.
Los D.520 búlgaros volvieron a hacer frente al ataque aéreo aliado masivo del 30 de marzo de 1944. Para interceptar los 450 bombarderos (B-17, B-24 y Halifax) escoltados por 150 P- 38, los búlgaros enviaron 28 Dewoitines del I./6 de Karlovo, 6 D.520 del II/6tde Vrazhdebna (junto con 39 Bf 109G-6 e incluso Avia 135). Al menos 10 aviones aliados (ocho bombarderos y dos P-38) fueron derribados, mientras que los búlgaros perdieron 5 cazas y 3 pilotos. Dos aviones búlgaros más tuvieron que realizar aterrizajes forzosos. Durante la última incursión aliada en Sofía, el 17 de abril, el II/6 se enfrentó con 7 Dewoitines y 16 Bf 109 contra 350 B-17 y B-24 escoltados por 100 P-51 Mustang. Los pilotos búlgaros, que hasta ese momento sólo se habían encontrado con P-38, confundieron los P-51 con sus propios Bf 109 y antes de darse cuenta de su error, siete Bf 109G-6 habían sido derribados. Ese día, la Fuerza Aérea Búlgara sufrió las mayores pérdidas desde el comienzo de la guerra: nueve cazas derribados y tres que tuvieron que realizar aterrizajes forzosos. Seis pilotos perdieron la vida. Para el 28 de septiembre de 1944, veinte días después de que Bulgaria se uniera a los Aliados, Dewoitines todavía equipaba un Orlyak (Grupo) del 6° Regimiento de caza: el I Grupo tenía un total de 17 D.520, cinco en reparación y 12 operativos, para sus tres Jato ( Escuadrones).
Numerosas fuentes han mencionado el uso del D.520 por parte de la Fuerza Aérea Rumana, pero nunca se ha proporcionado ninguna evidencia. Una fuente afirma que los llamados Dewoitines rumanos estaban, de hecho, en tránsito hacia Bulgaria y solo sobrevolaron Rumania para llegar a su destino final. Esta parece la explicación más fiable, comparada con el número de Dewoitines realmente disponibles.
Después de la guerra, los D.520 que quedaron en Francia se utilizaron como entrenadores; el 1 de junio de 1945, se formó la base de entrenamiento 704 en Tours con el fin de capacitar a los instructores. Alentado por la oficina de mando del No. 704, un D.520 se modificó en el campo en una configuración de dos plazas a fines de 1945, que posteriormente se designó como D.520 DC. En marzo de 1946, después de más experimentos, la Fuerza Aérea francesa ordenó que se convirtiera igualmente un lote adicional de 20 D.520; sin embargo, solo se completaron 13 de estas conversiones.
La última unidad en volar el D.520 fue el EPAA (Équipes de présentation de l'armée de l'air), No. 58. En sus últimos años, los ejemplos restantes a menudo estaban fuera de servicio debido al desgaste general. El último vuelo de un D.520 operativo se realizó el 3 de septiembre de 1953 con EPAA (Équipes de présentation de l'armée de l'air).Inicialmente, esta unidad había volado Yak-3, anteriormente del escuadrón de combate Normandie-Niemen; estos fueron reemplazados más tarde por siete D.520, tres de ellos biplazas.