Всего успели изготовить 197 серийных ЗИС-32, все с цельной балкой переднего моста типа «банджо» (главное отличие ЗИС-32 от НАТИ-К2), но с разными шарнирами и поворотными цапфами. Эти две сотни моментально и почти бесследно были «распылены» между фронтовыми и тыловыми подразделениями и организациями.
Интересную информацию содержит Постановление ГКО № 98сс от 11 июля 1941 г. о формировании особой танковой бригады из добровольцев-специалистов заводов Наркомата среднего машиностроения (куда входили и все автозаводы). Среди списка автомобилей, которыми комплектовалась бригада, фигурируют 15 экземпляров ЗИС-32. Согласно последующих документов ГКО, на 20 августа эта танковая бригада имела 20 автомобилей ЗИС-32, из которых 5 - бортовых, а 15 - как шасси самоходных 37-мм зенитных установок. Несколько машин были переданы на авиабазы МВО, где по крайней мере два ЗИС-32, приписанных к какому-то аэродрому, очевидцы видели и после войны.
Часть экземпляров ЗИС-32 попала во Вторую ударную армию (2-ю УДА), где наряду с собранными из других частей и подразделений полугусеничными машинами они должны были обеспечить перевозку грузов в условиях особо тяжелого снежного бездорожья. В задачи 2-й УДА входил прорыв блокады Ленинграда. Из этого, увы, ничего не получилось - зимой 1941-1942 гг. армия была окружена и блокирована, а имевшаяся техника, во избежание захвата противником, уничтожалась путем подрыва.
Не так давно силами Национального автомобильного музея (Санкт-Петербург) с места гибели 2-й УДА (Новгородская область) были вывезены фрагменты нескольких уникальных машин. Нашлись там в районе Малого Замошья и останки одного ЗИС-32. Но, увы, вывозить и реставрировать было уже нечего. Все, что осталось от машины, являло собой клубок исковерканного железа. От переднего моста, коробки и раздатки почти ничего не осталось. Более-менее сохранились лишь элементы задней части рамы и фаркоп.
Почти все остальные экземпляры ЗИС-32 (кроме задействованных в тылу на автозаводах) попали на фронт. Между прочим, как отмечали военные, ЗИС-32 был очень хорош в роли арттягача, так как его максимальное тяговое усилие (до 3680 кгс) было не хуже, чем у гусеничного СТЗ-5. Однако артиллерию снабжали хуже авиации и танковых войск, поэтому там «32-х» уже практически не было.
И, тем не менее, скупые следы их пребывания на фронтах все же можно найти. Так, водитель-фронтовик из барнаульской автоколонны № 1245 В.И. Фонаков вспоминал впоследствии, что в 1943 г., воюя на 1-м Белорусском фронте, наблюдал «экземпляр полноприводного ЗИС-5, который в их части некоторое время применялся для транспортировки полевой кухни». Как-то раз Василию Ивановичу посчастливилось даже проехаться на нем, поэтому он хорошо запомнил диковинный грузовик-вездеход с «увесистой круглой болванкой» переднего моста.
В послевоенные годы отдельные экземпляры ЗИС-32 кое-где еще «всплывали». Две машины «с аэродрома» очевидцы видели на улицах Москвы в районе Чистых прудов. В октябре 1945 г. на военном полигоне в Бронницах начали собирать всю технику Великой Отечественной, и одним из первых экспонатов туда как раз поступил образец ЗИС-32. Машина эта хранилась в закрытом ангаре на колодках и вполне могла «дожить» в отличном состоянии до наших дней, однако впоследствии была безжалостно уничтожена. Да и на самом московском автозаводе имени Сталина–Лихачева долгое время тоже сохранялся экземпляр ЗИС-32, с большими стараниями сбереженный во время войны, но и он в конце 1960-х по чьему-то варварскому распоряжению был порезан на лом. На сегодняшний день, как это ни грустно, какая-либо информация о хотя бы одном сохранившемся где-то ЗИС-32 полностью отсутствует.