JU-87轰炸机在进攻波兰的战役中，超过300架斯图卡轰炸机参与了对波兰的空袭行动，并且有相当出色的表现。而在1940年进攻法国和低地国家的行动中，斯图卡的表现则让世界为之震惊。英国、法国、比利时以及荷兰的军队数量和坦克数量都超过了德军，而德国空军牢牢地掌握着制空权，这使得德军地面部队能以惊人的速度迅速向前推进，斯图卡俯冲轰炸机在这之中起到了相当关键的作用。斯图卡就像一门会飞的火炮，具有大范围的作战能力和灵活的攻击性，在盟军的阵线后方集结的法军装甲部队常常在运输途中就遭到了斯图卡毁灭性的打击。在一战中德军始终无法突破西线协约国军队的防线，其中一个主要的因素是防御的一方总能迅速的调集大量的援兵去填充战线的缺口。然而，斯图卡颠倒了这个程序:德军可以利用装甲摩托化部队快速的挺进，而盟军则在自己的防区中举步维艰，盟军部队犹如爬行般的行进速度是因为德国空军不停顿的反复空袭所造成的。然而，斯图卡俯冲轰炸机之所以有出色的表现，还是得益于当时德国空军具有压倒型的空中优势。但是，即便如此，在法国的空战中，斯图卡轰炸机还是暴露出其防御能力不足的弱点，一挺7.62毫米机枪根本不足以挡住敌方战斗机的攻击。
少量的斯图卡战机进入了非洲军团和意大利空军服役，但所造成的影响十分有限。而在东线，Ju87充分的展现了其优良的攻击性。在1941年，苏联空军彻底被德国空军所压制，290架之多的斯图卡轰炸机在前线根本没有任何受威胁的感觉而从容的对目标发动攻击。HansUlrichRudel，希特勒最宠爱的飞行员之一、德国空军最高荣誉的获得者在对Kronstadt的空袭中成功的用斯图卡轰炸机击沉了苏联战列舰Marat号，接着，他在使用了装备着37毫米反坦克炮的号称“坦克棺材”JU-87G型斯图卡轰炸机之后，取得了击毁519辆坦克的惊人纪录。到了1943年中期，斯图卡轰炸机开始面对回复元气的苏联空军的严重威胁。
JU-87S也曾提供给罗马尼亚、意大利、匈牙利和保加利亚空军使用，在其生产高峰期每年产量达1814架，截至1944年共有5700架斯图卡俯冲轰炸机投入使用。
大多数俯冲轰炸机可以带给其飞行员垂直的感觉，犹如跳水一般。但是斯图卡真正地做到了与地面垂直的90度角。在驾驶员座舱右舷边上的指示器能准确的指示从30度到90度的角度，使飞行员能够做出正确地判断。当斯图卡垂直俯冲约1370米的时候,其速度由开始的255英里(410千米/小时)加速到335英里(540千米/小时)。就有如一枚火箭高速冲向地面。飞行员注意高度时，会有了一个提供警示的指示灯提醒要将飞机拉起。德国空军最低的俯冲高度为800米，较低的云层基本限制了Ju87水平攻击。
如果目标的距离能够使斯图卡轰炸机群进行一次大规模的轰炸。那么Ju87可以携带一枚1800公斤炸弹用于执行这个短程的作战任务。然而这种单引擎的飞机发动的空袭显然远远无法与美军四引擎重轰炸机对德国进行的战略轰炸相比较。在俄国的作战经验表明，斯图卡轰炸机携带重磅炸弹直接命中坦克的战法是很不实际的。在俄国前线，标准的反坦克武器是SD-4-H1型4公斤的子母弹，共有78枚小型炸弹被内置在炸弹载体中。其威力可以穿透任何盟军坦克的装甲——甚至包括1945年苏联红军使用的JS-2型重型坦克。