СУ-85 впервые вступили в бой в конце августа 1943 года в ходе боёв 2-го Украинского фронта за плацдармы на Днепре. Во многих случаях установки применялись как безбашенные танки непосредственной поддержки пехоты, для чего машины совершенно не предназначались, а потому несли больши́е потери. Как следствие, на начальном этапе конструкторское бюро УЗТМ получало достаточно многочисленные письма в свой адрес с нелестными отзывами о СУ-85. Основания для этого имелись — лобовая броня не давала хорошей защиты от ставших распространёнными во второй половине 1943 года 75-мм немецких танковых, самоходных и противотанковых пушек; дополнительно усугубляли ситуацию малый угол горизонтального наведения основного орудия и отсутствие пулемёта. Также отмечалось недостаточно эффективное действие 85-мм осколочных снарядов против полевых укреплений и окопавшейся живой силы противника, что является важным при использовании СУ-85 в качестве штурмового орудия. Компоновка САУ не способствовала быстрой эвакуации из подбитой машины, если происходило её возгорание, то в лучшем случае спасались только двое членов экипажа.
Однако все эти негативные факторы были следствием использования машины не по назначению, как тактически слабо подготовленными командирами, так и экипажами, которые получали в основном «танковую» подготовку. Однако при использовании СУ-85 в соответствии с рекомендуемой тактикой результаты получались совершенно другими. В военно-исторической литературе, посвящённой СУ-85, достаточно часто приводится отзыв командира 1440-го САП полковника Шапшинского :
Машина отличная. Оправдала себя как истребитель танков противника. Нужно только правильно применять её. В первых боях за Днепром, когда полку пришлось применять самоходы как танки, полк потерял безвозвратно 5 самоходов. В дальнейших боевых операциях полк действовал, поддерживая атаки своих танков, следуя за ними на удалении 200—300 м и отражая контратаки танков противника и потому безвозвратных потерь не имел. Экипажи действуют, подставляя противнику наиболее трудно уязвимое место — лоб. Самоход пробивает самую толстую броню танка «Тигр» с дистанции 600—800 м, а борт с дистанции до 1300 м.
Такой отзыв исчерпывающим образом характеризует САУ. Начиная с августа 1943 года и вплоть до окончания боевых действий в Европе СУ-85 были основой частей советской самоходной артиллерии, вооружённой средними по массе боевыми машинами. Ввиду прекращения выпуска СУ-122 к 1944 году их число в Красной Армии из-за боевых и небоевых потерь сильно сократилось, поставки по ленд-лизу ограничились только 52 американскими САУ 3in Gun Motor Carriage M10, а СУ-100 в сколь-нибудь заметных количествах появились на полях сражений только в январе 1945 года. Широкую же известность в качестве мощного истребителя танков они получили ещё позже, во время Балатонской оборонительной операции по отражению немецкого наступления под кодовым названием «Frühlingserwachen» (нем. весеннее пробуждение). Таким образом, именно СУ-85 и их экипажи вынесли на себе практически всю тяжесть противотанковой и штурмовой работы средней самоходной артиллерии в Великой Отечественной войне.
По мере накопления боевого опыта и улучшения качества подготовки личного состава практика использования средних САУ в качестве танков непосредственной поддержки пехоты в 1944—45 гг. стала менее распространённой. Этому способствовали и неоднократные приказы командиров, вплоть до уровня командующих фронтами, о строгом воспрещении такого применения СУ-85. Например в «Указаниях штаба артиллерии 3-го Украинского фронта № 003199 о боевом применении истребительно-противотанковой артиллерийской бригады, имеющей в своем составе самоходно-артиллерийский полк (9 августа 1944 г.)» говорится следующее:
...
Основное боевое назначение самоходных артиллерийских полков, входящих в истребительно-противотанковые бригады, – уничтожение танков и самоходных орудий противника.
Использовать эти самоходные орудия в качестве орудия непосредственного сопровождения пехоты и танков категорически запретить.
...
В наступлении самоходный артиллерийский полк использовать: для противотанковой обороны на главных танкоопасных направлениях; на прикрытии фланга, находящегося под угрозой контратаки противника; на закреплении захваченных рубежей и для сопровождения подвижной группы войск при развитии прорыва. В последнем случае не превращать самоходные орудия как бы в безбашенные танки, а использовать их как подвижные артиллерийские батареи, следующие при головных частях и ведущие огонь с открытых и полузакрытых позиций, главным образом на уничтожение контратакующих танков врага.
В последний год войны уровень знаний и выучки командиров САУ и батарей возрос настолько, что они свои СУ-85 успешно применяли для стрельбы с закрытых позиций. Такое использование существенным образом улучшало наступательные возможности советских танковых и мотострелковых соединений, хотя малый угол возвышения орудия, унитарное заряжание и отсутствие мощных фугасных снарядов делали СУ-85 ещё более неподходящей для работы в качестве самоходной гаубицы, чем СУ-122 и СУ/ИСУ-152.
После завершения Второй мировой войны служба СУ-85 в Советской Армии была достаточно непродолжительной. В качестве истребителя танков была принята СУ-100 с более мощным вооружением и бронированием, поэтому СУ-85 стали использовать как учебные машины для сбережения ресурса более современных САУ. С начала 1950-х годов их стали передавать вооружённым силам дружественных государств, переделывать в БРЭМ и другие виды техники вспомогательного назначения. В 1970-х годах по мере постепенных, но массовых поставок в Советскую Армию различных машин специального назначения переделанные СУ-85 и СУ-122 окончательно списывали и утилизировали на металл. Однако в ряде воинских частей Российской Армии ещё находятся единичные бывшие САУ этих типов (после демонтажа вооружения их стало достаточно трудно идентифицировать) в различной степени разукомплектованности.
СУ-85 в других странах
СУ-85 поступали на вооружение сформированных в СССР военных частей стран антигитлеровской коалиции — Польши и Чехословакии. Войско Польское получило 70 САУ этого типа, Чехословацкий корпус — всего две машины. В польских частях в годы войны организация и использование самоходной артиллерии были теми же, что и в РККА, например 24 самоходно-артиллерийский полк (пол. 24 Pułk Artylerii Samobieżnej) (с 1947 года полк танковой артиллерии — пол. 24 Drezdeński Pułk Artylerii Pancernej) в составе 1-го Дрезденского танкового корпуса (пол. 1 Drezdeński Korpus Pancerny) вооружался СУ-85 по штату 010/462. В послевоенное время СУ-85 оставались на польской службе до конца 1950-х годов. Некоторые из них были переделаны в БРЭМ.
Небольшое количество захваченных СУ-85 использовалось в боях Вермахтом и войсками СС. На службе в вооружённых силах Третьего Рейха САУ обозначалась как Jagdpanzer SU85(r).
В августе 1952 года 46 САУ СУ-85 были переданы Германской Демократической Республике. В то время немецкое государство на востоке ещё не имело своих вооружённых сил, поэтому эти САУ поступили на вооружение так называемых «C-частей», находившихся в подчинении территориальных управлений Казарменной народной полиции ГДР (нем. Kasernierte Volkspolizei, сокр. KVP). С организацией Национальной Народной Армии (ННА, нем. Nationale Volksarmee, сокр. NVA) в 1956 году они вошли в состав 11-й мотострелковой дивизии. На службе ГДР СУ-85 обозначались как 85-mm-Selbstfahrlafette SU-85 (сокр. 85-mm-SFL SU-85). Интересным является то обстоятельство, что в начале своей «карьеры» в ННА СУ-85 подменяли собой отсутствующие пока в необходимом числе танки, хотя официально предназначались для противотанковых целей.
БРЭМ T-34TB(SFL) на базе СУ-85 в танковом музее г. Мюнстер, Германия
В 1957 году ННА стала получать из СССР в достаточном количестве танки Т-55 и перед её руководством встал вопрос о дальнейшей судьбе имеющихся Т-34, Т-34-85, СУ-85 и СУ-100. Было принято решение об их переделке в тягачи и БРЭМ на недавно организованных танкоремонтных заводах. В 1961 году все 46 СУ-85 были переделаны в БРЭМ T-34TB(SFL) и тягачи T-34T(SFL). С САУ демонтировали вооружение и укладку боекомплекта, вместо них в рубке устанавливались необходимые устройства и оборудование для задач ремонта и эвакуации повреждённых боевых машин. БРЭМ T-34TB(SFL) оснащались системой полиспастов, развивающей усилие до 140 тс; в бывшем боевом отделении и снаружи размещался набор запасных частей, нужных для ремонта — торсионы, балансиры, опорные катки. Тягач Т-34Т(SFL) был упрощённой версией T-34TB(SFL) — он не имел системы полиспастов, развивал на крюке тяговое усилие в 6,5 тс и комплектовался ящиками для перевозки 2 тонн груза. Обе эти машины не вооружались, но в процессе переоборудования на них заменялись радиостанция, танковое переговорное устройство и противопожарное оборудование на новые их образцы, устанавливался прибор ночного видения. В таком виде бывшие СУ-85 прослужили ещё десяток лет, а с поступлением новых БРЭМ на базе Т-55 их вывели в резерв. Там они и оставались вплоть до конца ННА и ГДР. После этого их либо утилизировали на металл, либо продали с целью использования в гражданских целях.
