В основном это были «разношерстные» устаревшие машины. Это позволяло Ju 52/3m продолжать довольно уверенно работать днем. Но 4 января 1937 г. жертвами республиканских И-15 стали сразу два бомбардировщика. Один, сбитый С. Булкиным, упал недалеко от Бильбао, второй, относимый на счет С. Петрухина, разбился на подходе к аэродрому Витория.
Под Мадридом авиация франкистов пыталась уменьшить свои потери усилением истребительного сопровождения, но это не давало существенных результатов. Уже с октября 1936 г. отмечались первые случаи применения «юнкерсов» ночью. В ходе нескольких налетов на аэродром Сан-Хавьер они повредили в общей сложности восемь СБ, два из которых пришлось списать. В ночь на 11 января 1937 г. вражеские самолеты в темноте бомбили Мадрид и аэродром Кампо-Реаль. Однако группы «юнкерсов» с мощным эскортом (три-пять и более истребителей на один бомбардировщик) встречались днем вплоть до апреля 1937 г. Как дневные бомбардировщики Ju 52/3m участвовали в боях на р. Харама и в Гвадалахаре.
Позднее в центральной части Испании «юнкерсы» перешли исключительно на ночные операции. К началу боев за Брунете у франкистов имелось 12 Ju 52/3m (группы 1-G-22 и 2-G-22), у «Легиона Кондор» — 25 (группа К88).
В ночь на 26 июля 1937 г. республиканские истребители впервые осуществили ночной перехват. Советский летчик М. Якушин на И-15 на высоте 2000 м атаковал у линии фронта одиночный «юнкере» из эскадрильи 3/К88. Бомбардировщик загорелся и упал. Весь экипаж погиб.
На следующую ночь А. Серов обнаружил на высоте 3000 м подсвеченный прожектором Ju 52/3m. Он обстрелял его, но бомбардировщик ушел. Почти сразу же Серов заметил второй самолет и пристроился к нему в хвост. Несмотря на огонь верхнего стрелка «юнкерса», после третьей очереди советский истребитель поджег «немца». Четыре члена экипажа бомбардировщика выпрыгнули с парашютами и попали в плен. После этого Серов погнался и за третьей машиной, но сжег все горючее и вынужденно сел у линии фронта.
Еще одну победу одержал в ночь с 14-го на 15 сентября И. Еременко. Он сбил «юнкере» мятежников. Интересно, что взятый в плен командир самолета оказался русским белоэмигрантом.
15 октября более 60 республиканских истребителей штурмовали аэродром Гарапинильос. Дым от пожаров был виден почти за 100 км. Удалось уничтожить значительное количество самолетов различных типов. Три Ju 52/3m сгорели полностью, еще несколько оказались поврежденными.
На севере «юнкерсы» дольше придерживались практики проведения операций днем, и, несмотря на слабость республиканской авиации на этом фронте, периодически расплачивались за это. 13 апреля 1937 г. зенитчики сбили один из трех самолетов, бомбивших Бильбао. Машина рухнула в районе Мондрагона. 19 июля на республиканской территории упали два «юнкерса», расстрелянных истребителями.
Именно на Северном фронте имел место известный массированный налет на небольшой городок Герника, ставший символом фашистского варварства. 26 апреля 1937 г. немецкие и итальянские самолеты практически стерли его с лица земли. При этом остались целы и близлежащий мост, и военный завод на окраине, а более 1500 мирных жителей погибло. В налете участвовали 18 «юнкерсов» из К88. Головную машину вел майор Фукс. Когда в иностранной прессе поднялся шум, сначала франкисты сваливали все на республиканских саперов, якобы взорвавших городок при отступлении, затем стали говорить о навигационной ошибке. Теперь-то уже известно, что это была намеренная акция устрашения плюс отработка тактики разрушения городов авиацией.
С февраля 1937 г. подразделения К88 начали перевооружаться новой техникой. В середине мая две эскадрильи уже летали на новых бомбардировщиках Не 111В. В последний раз «юнкерсы» активно применялись на севере страны в октябре (причем в дневное время), к концу месяца переоснащение группы завершилось.
Большую часть ставших излишними Ju 52/3m немцы передали франкистам, остальные использовали как транспортные самолеты. В середине августа 1938 г., по данным разведки республиканцев, у противника оставалось около 25 «юнкерсов». Точно известно, что на 23 декабря в двух группах ночных бомбардировщиков (1-G-22 и 2-G-22) насчитывалось 13 машин; еще три имелось у «Легиона Кондор».
Последний боевой вылет франкистские «юнкерсы» совершили 26 марта 1939 г. — в день, когда республиканское правительство капитулировало. В апреле все уцелевшие машины собрали на аэродроме в г. Леоне. Их оказалось 23. Всего, по различным источникам, в Испанию немцы отправили от 55 до 61 Ju 52/3m, включая две машины на поплавках.