Pierre Cot, el ministro del Aire francés, se puso en contacto con la sociedad Lioré et Olivier, que acababa de comprar 14 Dewoitines D-372 para Lituania. Se pusieron de acuerdo con este país para reemplazar estos aviones por D-510 más modernos y los D-372 se enviaron a España. Llegaron pintados con sus colores operacionales, un verde oscuro ocupando las superficies superiores del avión hasta aproximadamente la mitad del fuselaje, con excepción de una zona situada inmediatamente bajo el ala y quedando sin color, como el resto del aparato. No llevaban ninguna seña de identificación. Los Dewoitine son enviados  al aeródromo de Villacoublay por pilotos de la Lioré et Olivier Doumerc y Roulland. Una vez allí, los recibieron los pilotos enviados por el gobierno español: Henri Rozés, Marius Poulain, Boulingre, Jean Darry, Victor Véniel  y Abel Guidez, la mayor parte de los cuales integrarían la Escuadra España. Pierre Cot tambió consiguió enviar a España los diez primeros ejemplares de la serie D-371.

Desde Villacoublay, los aviones se dirigieron hacia Toulouse/Francazal, donde efectúan una escala y finalmente llegan al aeropuerto del Prat. Permanecieron en el Prat el tiempo necesario para  ponerlos en perfecto estado de vuelo y fueron enviados a Madrid, donde se armaron con Vickers de 7,7 mm, que se instalaron sobre las alas.

Los Dewoitine se repartieron entre la Escuadra España y La 2ª Escuadrilla Lafayette. Los Dewoitine se enfrentaron a los Cr.32 italianos y algunos de ellos fueron enviados a Andalucía para reforzar a los Hispano-Nieuport.

El 15 de agosto de 1936, el avión de Thomas fue derribado por CR.32 italianos. El 27 de agosto, el jefe de escuadrilla, el teniente Antonio Haro López, es sorprendido por cazas enemigos y es derribado y muerto sobre Guadix por el piloto italiano Magistrini, que volaba en un CR.32. 

El 31 de agosto dos Fiat CR.32 son abatidos por D-371 de la Escuadrilla Lafayette y al grupo 11 de Getafe, ese mismo día, un Nieuport nacionalista pilotado por el capitán Miguel García Pardo derribó un D-372 que protegía un Potez 540. El 2 de septiembre, una patrulla que escoltaba un Potez 540 es interceptado por el Heinkel de García Morato sin que hubiera ninguna pérdida. Este mes de septiembre es el de más actividad para los Dewoitine, efectúan misiones de hostigamiento de las columnas nacionalistas que avanzan hacia Madrid.

El mes de octubre transcurre sin novedad y hacia mitad de mes ya no queda ningún Dewoitine en primera línea, sustituidos por los I-15 que acaban de llegar. Los Dewoitine fueron reagrupados y enviados junto con los Nieuport al Mediterráneo para la defensa de costas.  Hacia mediados de 1937 se crea el Grupo 71, y los Dewoitine formaron parte de su primera escuadrilla, capitaneada por el piloto italiano de origen esloveno Giuseppe Krisai, que fue derribado en un D-371 sobre San Martin de Valdeiglesias por CR.32 italianos. Fue hecho prisionero y más tarde intercambiado junto a los pilotos Juan Olmos Genovés y José Bastida Porres por los italianos Cenni, Bandini y Pesce. Cuando Krisai abandonó España para volver a Yugoslavia, fue sustituido por José Corral, que permanecerá a la cabeza de esta escuadrilla hasta el final de la guerra.

En el seno del Grupo 71 de Defensa de Costas, su misión consistía en efectuar vuelos de patrulla a partir de los aeródromos de El Carmolí, La Aparecida, La Rabasa, Castellón, Reus y Bañolas. Las averías y accidentes son frecuentes, pero tan solo una vez se registró la pérdida de un avión, el 31 de diciembre de 1938; un Dewoitine pilotado por el sargento Antonio Bocquer Morata se estrelló, muriendo el piloto en el accidente.

La última base de estos aparatos fue el aeródromo de Banyolas, donde fueron sorprendidos el 5 de febrero de 1939 por un ataque de bombarderos Savoia SM-79 de la Aviación Legionaria con una escolta de Fiat CR.32 del grupo "Gamba di Ferro". Todos los aviones fueron destruidos.

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