Последние СУ-76И покинули цеха завода в конце ноября 1943 года. К этому времени недостатки отечественных СУ-76 были устранены и самоходки в необходимом количестве отгружались на фронт двумя предприятиями НКТП (завод № 38 в Кирове и ГАЗ в Горьком). Советские самоходки были более дешевыми и легкими по сравнению с СУ-76И, а кроме того, не было проблем с их снабжением запчастями. Всего за время серийного производства СУ-76И на заводе №37 было выпущено 201 САУ (в том числе 20 «командирских»).

Боевое крещение подразделения, оснащенные СУ-76И получили на Курской дуге. Известно, что к началу июля 1943 года в распоряжении 13-й армии Центрального фронта имелось 16 СУ-76 на трофейном шасси. Причем в ходе оборонительных боев было потеряно восемь таких машин (три сгорели). Воронежский фронт также имел некоторое количество СУ-76И, но в отчете фронта на начало боев дано лишь суммарное количество всех САУ с 76-мм пушкой (33 штуки).

Известно также, что в ходе наступления на Орел Центральный фронт был усилен двумя самоходно-артиллерийскими полками, один из которых также имел машины на трофейном шасси (16 СУ-76И и один танк PzKpfw III).

Достоверно известно, что в 5-ю гвардейскую армию 2 августа 1943 года прибыл 1902-й САП в составе 15 СУ-76И. До 14 августа полк в бой не вводился, а занимался ремонтом САУ и ждал пополнения автотранспортом (первоначально количество автомобилей в САП составляло 10% от штатной численности). В это же время на укомплектование полка поступило пять СУ-122. С 14 по 31 августа полк участвовал в пяти боях (в среднем на 2-3 боя больше чем любой другой полк армии). За этот период самоходчики уничтожили два танка, девять орудий, 12 пулеметов и до 250 человек солдат и офицеров. Согласно докладу командира полка от 1 сентября, «все машины в предыдущих боях имеют повреждения. Отдельные машины восстанавливались по нескольку раз, вся матчасть СУ-76 (на базе PzKpfw III) изношена и находится в плохом состоянии. Полк был постоянно недоукомплектован, подготовка личного состава - удовлетворительная».

В сентябре 1943 года полк участвовал в 14 боях, в которые одновременно вводилось от двух до семи САУ. Огнем самоходных установок оказывалась существенная помощь пехоте при отражении атак противника.

Наиболее результативные бои проходили в течение 20-23 сентября 1943 года при преследовании отходящего противника, когда группа из шести СУ-76И уничтожила три танка противника.

Обычно во время атак или преследования противника САУ следовали непосредственно вслед за танками, причем в отчете командира САП отмечалось, что если бы «танки и САУ использовались более массированно, потери полка были бы существенно снижены».

Тактико-технические характеристики  самоходной установки СУ-76И
Год выпуска	1943
Экипаж	4
Масса, т	22,5
Габаритные размеры:      длина, м       (с пушкой)      ширина, м      высота, м	6,1      2,91      2,375
Клиренс, м	0,35
Броневая защита, мм	Лоб корпуса 35 мм      Борт корпуса 25 мм      Корма 15 мм
Вооружение	76-мм пушка С-1
Боезапас	96 выстрелов
Двигатель	"Майбах" HL120TRM  12-цилиндровый, 300 л.с
Коробка передач	10-ступенчатая             танковая
Среднее удельное давление на грунт, кг/см2	1,0
Запас топлива, л	320+120
Запас хода, км	по шоссе - 180
Макс. скорость, км/ч	по шоссе - 50
Преодолеваемые препятствия:      подъём, град      крен, град      ров, м      стенка, м      брод, м	30      28      2,1      1,0      1,0
Выпущено, шт	201

Полк участвовал в боевых операциях до конца ноября. 25 ноября 1943 года 1902-й Кременчугский самоходно-артиллерийский полк, потерявший все свои машины, убыл на переформирование отечественной матчастью.

Кроме 1902-го, самоходными установками СУ-76И оснащались 1901-й и 1903-й полки, которые также использовались в августе-сентябре при проведении Белгородско-Харьковской операции.

Кроме того, во время Курской битвы в некоторых полках имелись трофейные самоходки. Например, в 1938-м САП 7-й гвардейской армии по состоянию на 10 августа 1943 года числилось две СУ-122, две СУ-76 и две СУ-75 (StuG III).

Самоходчики любили СУ-76И за то, что при наличии закрытого боевого отделения она не была такой тесной, как СУ-85, или трофейные StuG 40. Часто им приходилось выполнять типично «танковые» задачи - поддержку и сопровождение пехоты, борьбу с вражескими огневыми точками. И только наличие одного люка (а в 1943 г. немецких шасси с бортовыми «лючками» почти не осталось), затрудняло эвакуацию из СУ-76И в случае ее загорания.

Любопытное свидетельство о СУ-76И есть в разведдокументах немецких частей. Так, 25 октября 1943 года штаб 1-й танковой армии вермахта направил в управление «Иностранные армии - Восток» армейской разведки «Абвер» донесение следующего содержания:

Не совсем понятно, о чем здесь идет речь - ведь САУ не могли входить в состав танкового полка мехбригады Красной Армии, да еще в таком количестве - 44 машины. Вероятнее всего, что здесь идет речь о самоходно-артиллерийском полке, приданному мехбригаде (в этом случае число САУ завышено вдвое). Интересен тот факт, что у СУ-76И (а речь в документе идет именно о них), нет крыши. Видимо, их демонтировали для улучшения действий экипажей.

В августе 1943 года в конструкторском бюро А.Каштанова была сделана попытка усилить вооружение СУ-76И. 14 сентября главный инженер завода № 37 получил от начальника технического управления НКТП Фрезерова письмо следующего содержания: «Разработанный вами проект установки 85-мм пушки Д-5С-85 на базу PzKpfw III (СУ-85И) в настоящее время реализован быть не может из-за отсутствия в достаточном количестве пушек Д-5 и неясностью вопроса с дальнейшей доставкой танков PzKpfw III.

Считаю целесообразным данную разработку временно прекратить, сохранив разработанный материал для возможного использования в дальнейшем». На этом проекте закончились разработки отечественных САУ на трофейных шасси.

В начале 1944 г. вышло распоряжение начальника ГАБТУ Федороенко о передаче всех СУ-76И из боевых подразделений в учебные и о замене их на СУ-76М.

В учебных подразделениях эти боевые машины встречались до конца 1945 г., после чего были сданы па металлолом. В Кубинке действующий образец СУ-76И просуществовал довольно долго и был списан в 1968 г.