Samolot PZL.42 został oblatany w kwietniu 1936 roku na lotnisku Okęcie w Warszawie. Po licznych próbach w locie i wypróbowaniu działania wszystkich urządzeń, w tym wypuszczanej z kadłuba i wciąganej do niego gondoli, stwierdzono celowość zastosowania w tego typu samolotach podwójnego usterzenia pionowego i tego rodzaju gondoli z zastrzeżeniem jednak udoskonalenia systemu jego wciągania i wypuszczania, gdyż system zastosowany w samolocie PZL.42 nie sprawdził się. Na podstawie doświadczeń uzyskanych w toku budowy i sprawdzania w locie tego samolotu, w 1937 roku podjęto kolejne prace projektowe nad samolotem rozpoznawczo-bombowym, oznaczonym jako PZL.46 Sum.
Wyprodukowano tylko jeden egzemplarz samolotu PZL.42, który służył do badań zastosowanych w nim rozwiązań.
Użycie w lotnictwie polskim Po zakończeniu prób samolot PZL.42 został przekazany do 1 pułku lotniczego w Warszawie, a stamtąd przekazano go do Szkoły Podchorążych Lotnictwa w Dęblinie. W Dęblinie był wykorzystywany jako eksponat naukowy. We wrześniu 1939 roku uległ zniszczeniu podczas bombardowania szkoły przez lotnictwo niemieckie.