На статических испытаниях сломалось кессонное крыло, главное новшество проекта. Из-за этого PZL.37/I вывели на аэродром только в июле 1936 года. Испытания вскрыли много дефектов, большинство из которых было связано с силовой установкой. Сами моторы «Бристоль» «Пегас» Mk. XIIB с винтами изменяемого шага «Де-Хэвиленд» (все — польского производства) вели себя нормально, зато из-за неудачного капота через 20 минут моторы начинали перегреваться, текли бензокраны, трескались выхлопные патрубки по сварке и т. п. Наблюдался бафтинг оперения, а рули были недостаточно эффективными, хотя размеры их были достаточны.
На дублере PZL.37/II учли замечания военных по компоновке кабин, поставили покупные «Пегас» XX (920 л. с) и сделали новые основные стойки шасси впервые применив сдвоенные колеса и одиночные амортизаторы. Обычно было наоборот — на стойке было одно колесо и два жидкостно-газовых амортизатора по бокам, схема PZL оказалась столь удачной, что применяется по сей день.
Осенью 1937 года «дублер» переделали, поставив двухкилевое оперение, эффективное, не дававшее вибраций и не мешавшее стрелку вести огонь назад по оси самолета. Но к тому времени производство первой серийной модификации PZL-37A «Лось» уже началось, заказ был на 30 машин. Их скорость недотягивала до заданной из-за бафтинга (оперение было старым), а также слабых 860-сильных «Пегас» XIIB, и выпуск ограничили десятью машинами, которые использовались как учебные. Двадцать PZL-37A-bis имели два киля, на первом самолете стояли покупные «Пегасы» Mk. XX, но на остальных моторы не поменяли.
С началом лета 1938 года началось переучивание на новую технику Х-го дивизиона ВВС Польши, но уже в июне полеты пришлось прекратить — один «Лось» погиб из-за разрушения крыла. Кессоны усилили, но вскоре разбился еще один PZL-37. Причина на этот раз была неясна, решили, что виноват летчик, но вскоре снова произошел подобный случай. На поиск источника неприятностей ушел целый год, и за это время разбилось еще пять «лосей». Виновата оказалась перекомпенсация рулей и элеронов. Их оси вращения сделали слишком далеко от передней кромки, и при отклонении на полный ход у летчика не хватало физической силы вернуть обратно.
Лишь третья модификация, PZL-37В, стала полноценным боевым самолетом, на котором были устранены хотя бы те дефекты, которые вели к неизбежным катастрофам. Заказали 100 таких машин, к выпуску которых помимо основного завода WP-1 (Варшава-Океце) присоединился новый завод WP-2. А в самом ОКБ уже был готов проект более мощного бомбардировщика PZL-49 «Мишь» (медведь), а также целого ряда модификаций базового варианта PZL-37.
В 1938 году ВВС Польши были реорганизованы. Помимо фронтовой авиации, подчиненной штабам шести полевых армий, и оперативной группы сухопутных войск «Нарев», была сформирована Авиация Ставки Верховного Главнокомандования, включавшая две авиабригады — ПВО и бомбардировочную. Последняя должна была действовать как по ближним, так и по дальним целям, в том числе на территории противника и включала два полка — один на ближних бомбардировщиках PZL-23 и один дальнего действия. На 31 августа 1939 года 1-й бомбардировочный полк имел 36 PZL-37B (в X и XV дивизионах) при штатной численности 40 машин. Остальные 43 PZL-37B были еще без вооружения.
Рассвет 1 сентября «лоси» встретили на полевых аэродромах, и немецкий налет на Океце их не задел. Основной удар достался заводу WP-1, который прекратил работу. WP-2 не пострадал и до 17 сентября смог сдать в войска 5 последних PZL-37B.
Пришел приказ бомбить Кенигсберг, но был отменен — генералы не решались нанести удар по «мирному» городу. «Лоси» простояли на земле три самых горячих дня, когда надо было бить по вражеским резервам, мостам и железнодорожным станциям, забитым эшелонами с войсками и техникой. Вместо этого 4-го сентября их послали против наступающих танков, в результате за день поляки потеряли
7 новейших бомбардировщиков. Немцы обнаружили их аэродром и еще 2 машины сожгли на земле. Боевые части пытались пополнять за счет машин, спешно доделываемых заводом WP-2 и передававшихся из учебной 213-й эскадры, но это уже не имело значения. К 9 сентября осталось 16 боеспособных PZL-37, последние боевые вылеты по приказам Ставки ВГК они совершили 16-го, 17-го пришел приказ перелетать в Румынию (странно — польское руководство не могло не знать о союзнических отношениях между румынами и немцами). Отдельные экипажи продолжали делать боевые вылеты где-то до 20-го сентября. В Румынию улетело 30 «лосей», большинство без вооружения, два экипажа еще 13 сентября улетели в СССР.