На одном экземпляре (ММ.22496/ММ.484) опробовали подкрыльевые воздушные тормоза для применения самолета в качестве пикирующего бомбардировщика, но в серии это решение не применялось. В единственном экземпляре остался S.84ter на борту (ММ.22497/ММ.485) с моторами «Пьяджо» P.XIX (1500 л.с.), а также с увеличенным крылом.
В 1944 г., уже под немецким контролем, проходили опыты по оснащению самолета новыми двигателями: комбинациями из центрального двигателя «Альфа-Ромео» AR 131 и боковых AR 128 или центрального AR 135 с боковыми AR 126.
SM.84 ранних серий
SM.84 на заводском аэродроме перед отправкой в строевую часть
SM.84 из состава 41-й группы на аэродроме Гадурра (Родос)
В Реджиа Аэронаутика S.84 рассматривался в первую очередь как торпедоносец. Первые самолеты этого типа поступили в 1-е учебное торпедное подразделение (Nucleo Addestramento Siluranti - NAS), дислоцированное на авиабазе Гориция. Здесь новый самолет опробовали в качестве торпедоносца. А в феврале 1941 г. началось перевооружение 41-й отдельной бомбардировочной группы (204-я и 205-я эскадрильи), ранее летавшей на самолетах Z.1007 и прибывшей для переучивания на аэродром Литтория. Весной пришла очередь 36-го бомбардировочного стормо (полка), получившего первые S.84 в мае 1941 г. и завершившего переход на этот тип к августу. К тому времени в двух его группах, - 108-й (256-я и 257-я эскадрильи) и 109-й (258-я и 259-я эскадрильи), - базировавшихся в Болонье-Борго Паньяле, числилось 28 S.84, но только 19 из них были полностью исправными.
Пока 36-й полк осваивал S.84, 41-я группа уже опробовала их в бою. 5 мая 1941 г. она в полном составе (12 S.84 и четыре S.79) прибыла на аэродром Гадурра (о. Родос). Первый боевой вылет её экипажи осуществили 13 мая, проведя безрезультатный поиск морских целей в Эгейском море. Три дня спустя 204-я эскадрилья отбомбилась по аэродрому Никозия (о. Кипр). 17 мая S.84 впервые применили торпедное оружие - правда, безрезультатно (торпеды, выпущенные по британскому танкеру, прошли мимо цели).
Весьма активно 41-я группа действовала 20 мая. Часть её самолетов, поддерживая наступление германских войск на Крите в направлении Кандии, бомбила скопления неприятеля у Иерапетры и в юго-восточной части острова.
Другие торпедами пытались атаковать соединение С британского Средиземноморского флота (крейсера «Найяд» и «Перт» в сопровождении четырех эсминцев). Однако корабли, успешно маневрируя, сумели избежать попаданий. На следующее утро соединение С (к которому присоединился крейсер «Калькутта») вновь подверглось налету самолетов 41-й группы. На этот раз удар был комбинированным: три S.84 должны были отбомбиться по кораблям, а остальные - атаковать торпедами. Но и в этом случае успеха добиться не удалось. Немалую роль в провале итальянской атаки сыграл мощный и слаженный зенитный огонь крейсеров и эсминцев, в результате которого три S.84 получили повреждения.
23 мая самолеты 41-й группы совершили несколько вылетов на поиск вражеских кораблей, а 24-го машины 204- й эскадрильи дважды бомбили район Кастелли (на западе Крита), где продолжалось сопротивление греческих войск. Утром 25 мая эта эскадрилья вновь работала по наземным целям у Иерапетры. В тот же день пара S.84 отправилась в дальний разведывательный рейд к египетскому побережью. Полет оказался неудачным - попав в полосу ливня и заблудившись, самолеты почти израсходовали топливо, и на последних каплях сумели дотянуть до турецкого побережья, совершив там вынужденную посадку. Одна машина села на «брюхо», вторая - на колеса. Экипажи были интернированы. Самолет, севший на колеса, турки попытались перегнать в Анкару, но при посадке он был разбит.