Следом за двумя прототипами построили четыре предсерийных «Супер Фрелона», три из которых выполнили во флотской версии, а один — в сухопутной. Первый предсерийный вертолет (регистрация F- ZWWH), впервые взлетевший 31 января 1964 г., оказался на редкость невезучей машиной. В апреле 1965 г. он был поврежден при климатических испытаниях в Альпах. После нескольких посадок на ледник вертолет потерял левую стойку шасси. Пока машина кружила над аэродромом Мариньян, вырабатывая остатки горючего, на ВПП подготовили «подушку» из мешков с песком для безопасной посадки. Когда вертолет завис у земли, в машину поднялся опытный испытатель Жан Буле, благополучно посадивший «раненную птицу». Но 30 мая того же года с машиной произошла катастрофа — в полете над заливом Сен-Тропе сломался вал трансмиссии рулевого винта и вертолет рухнул в воду. Командир машины погиб, а четыре других члена экипажа получили тяжелые ранения.
SA.321M
SA.321G
Второй предсерийный вертолет, получивший гражданскую регистрацию F-ZWWI, впервые поднялся в воздух 4 мая 1964 г. Несколько лет он использовался для испытаний различного радиооборудования. В 1969 г. его переоборудовали в морской вариант согласно серийному стандарту и передали ВМС Франции.
Машина F-ZWWJ (первый полет — 28 июля 1964 г.) ещё в ходе испытаний отличилась в спасательной операции, эвакуировав с альпийского ледника Аржентьерес (высота 2300 м) потерпевший аварию вертолет S-58. Затем этот же «Супер Фрелон» длительное время эксплуатировался в испытательном центре CEV в Бретиньи. В мае 1984 г. вертолет передали в морскую авиацию Франции, и списали лишь в октябре 1995 г.
Последний предсерийный «Супер Фрелон» (F-ZWWK; первый полет — 9 мая 1965 г.) получил характерный обтекатель РЛС в носовой части, за что был прозван «Пиноккио». Кроме РЛС, на этой машине испытывалась опускаемая гидроакустическая станция (ОГАС) и другое целевое оборудование. В октябре 1969 г. вертолет передали ВМС, а спустя 20 лет — 19 октября 1989 г. — он потерпел катастрофу.
Параллельно с изготовлением предсерийных вертолетов, «Сюд Авиасьон» готовилась к серийному производству «Супер Фрелонов». В производственной программе задействовали три предприятия концерна: завод в Мариньяне изготавливал фюзеляж и производил окончательную сборку вертолетов, из Тулузы поставлялись некоторые детали планера, а из Сен-Назера — капоты двигателей и поплавки для морского варианта. Кроме того, комплектующие изготавливались французскими фирмами «Латекоэр» и «Мерсье» (последняя производила шасси), а итальянский «Фиат» поставлял редукторы — их производство так и не было налажено во Франции.
Сборка серийных «Супер Фрелонов» началась в сентябре 1964 г. 30 ноября 1965 г. первая серийная машина поднялась в воздух. В общей сложности во Франции до прекращения производства в 1983 г. изготовили 99 вертолетов этого типа, подавляющее большинство которых было поставлено на экспорт.
Все модификации «Супер Фрелона» можно разделить на две группы — амфибийные (как и второй прототип, оборудованные поплавками) и сухопутные (по типу первого прототипа). К амфибийным относились следующие варианты вертолета:
SA.321G — основная серийная модификация — противолодочный вертолет для ВМС Франции (поставлено 25 машин). Двигатели «Турмо IIIС6» (1550 л.с.), впоследствии замененные на «Турмо IIIС7» по 1600 л.с.). Главный редуктор рассчитан на передачу мощности в 4000 л.с. Основу бортовой поисково-прицельной системы составлял радар «Omera-Segrid» ORB-31D. В ходе модернизации установили более совершенную РЛС ORB-32, а также инфракрасную камеру «Клио». Для поиска подводных лодок применялась ОГАС «Томсон-Синтра» HS-12. Вооружение общей массой до 2000 кг размещалось на двух внешних узлах подвески по бортам вертолета. Как правило, вертолет брал до четырех 324-мм противолодочных торпед Мк46, или же до восьми глубинных бомб Мк49, Мк52 либо Мк54. В 70-х гг. SA.321G были оборудованы для применения ПКР «Экзосет» АМ-39 (2 единицы). Несколько машин, привлекавшихся для обеспечения действий отрядов «коммандос», вооружили 20-мм пушкой Мк621. Эта стандартная легкая зенитка французского флота «перекочевала» на вертолет в комплекте с корабельной тумбовой установкой и броневым щитом, благо габариты кабины «Супер Фрелона» позволяли обойтись без существенных доработок. Часть машин была построена в транспортном варианте, хотя обозначение осталось тем же — SA.321G. Эти вертолеты не имели поисковой РЛС, отсутствовал и обтекатель её антенны.