С конца 1938 г. по сентябрь 1939 г. 7 эскадрилий Истребительного командования получили "Бленхейм" IF, в основном, вместо бипланов "Демон". Первой была 25-я эскадрилья в Хокинге. С началом войны ими вооружили еще 10 эскадрилий в метрополии и две за границей – в Индии и на Ближнем Востоке. Первоначально большинство самолетов этого типа обеспечивали ПВО Лондона и городов Центральной Англии, летая как днем, так и ночью. Зимой 1939-40 гг. "Бленхеймы" начали сопровождать конвои за пределами радиуса действия одномоторных истребителей. С ноября 1939 г. их стали привлекать для штурмовых ударов по целям в Германии. Например, 23-я и 601- я эскадрильи 25 ноября атаковали базу гидросамолетов в Боркуме. В этом же качестве их пробовали применять и в начале немецкого наступления на западе в мае 1940 г., но быстро отказались от этой практики из-за больших потерь от истребителей противника. Так, из шести "Бленхеймов", штурмовавших транспортные самолеты на аэродроме, немцы сбили пять.
Во время массированных ночных налетов на Англию в 1940 г. IF превратили в барражирующий переватчик, оснащенный PJIC AI Mk.III. Антенны устанавливались на носу самолета, на крыле и по бокам мотогондол. Оборудование было слишком громоздким и сложным для одноместных самолетов, но вполне подошло для "Бленхейма". К середине 1940 г. в наличии имелся 31 IF с PJIC; 600-я эскадрилья проводила их войсковые испытания. В ночь на 23 июля "Бленхейм" впервые перехватил и уничтожил бомбардировщик Дорнье Do 17Z. Шесть эскадрилий, вооруженных этой техникой, участвовали в отражении немецкого "блица". Однако, "Бленхейму" в качестве истребителя явно не хватало скорости и огневой мощи. В мае 1941 г. последняя эскадрилья в Англии, 68-я, сменяла их на новые "Бофайтеры".
Надолго задержался "Бленхейм" I в финских ВВС. Собственное производство их начали там лишь в 1941 г., выпустив 15 самолетов. Еще одну партию из 30 машин собрали в 1943 г. К эскадрильям, участвовавшим в "зимней" войне, добавились еще 48-я и 17-я. В качестве основных бомбардировщиков финской авиации "Бленхеймы" выступали не только всю Вторую мировую войну, но и в первые послевоенные годы – до 1950 г. Как транспортные, учебные и патрульные лесной пожарной охраны, они служили до 1956 г. В послевоенный период на этих машинах сняли вооружение, поменяли навигационное и радиооборудование, в связи с чем "спина" украсилась различными дополнительными антеннами.
"Бленхейм" IV, в отличие от "единицы", стал основным средним бомбардировщиком английских ВВС в начальный период войны. "Бристоль" изготовила 313 штук, "А.В.Роу" – 755 и "Руте" – 2230. "Четверка" начала сменять предыдущую модификацию весной 1939 г.: в марте их получила 90-я эскадрилья. К сентябрю их имели уже 8 эскадрилий. Частично старые "Бленхеймы" были выстеснены новыми бомбардировщиками Хэндли-Пейдж "Хэмпден", но в сумме всеми модификациями (I, IF, IV) в начале войны были оснащены 32 эскадрильи – это был в то время самый массовый самолет английских ВВС.
Именно "четверка" совершила первый во Второй мировой боевой вылет 3 сентября 1939 г. – фотосъемку немецких кораблей в Киле. На следующий день 10 машин из 107-й и 110-й эскадрилий отбомбились по кораблям в Вильгельегафене; несколько бомб попало в линкор "Адмирал Шеер", но 5 самолетов из 10 не вернулись домой.
Впоследствии "Бленхеймы" участвовали в норвежской кампании. Используя крыльевые баки, они из Шотландии летали к побережью Норвегии бомбить наступающие немецкие войска и транспорты, подвозящие им снаряжение и боеприпасы. С мая шесть эскадрилий "Бленхеймов" IV, размещенных во
Франции, вступили в тяжелые бои, пытаясь остановить немецкие колонны. Их поддерживали части 2-й авиагруппы из Южной Англии. Потери были очень велики. Так, 17 мая 82-я эскадрилья лишилась 11 из 12 вылетевших на задание самолетов.
Максимальная скорость "четверки" из-за возросшего веса упала до 418 км/ ч и была много меньше, чем у немецких истребителей. Из-за слабого вооружения и полного отсутствия бронирования "Бленхейм" был очень уязвим от их атак. Неудивительно, что по количеству относительных потерь эта машина заняла первое место среди всех английских бомбардировщиков.
Нельзя сказать, чтобы фирма не пыталась усилить вооружение модификации IV, но большого эффекта эти меры не дали. Начали с установки усовершенствованной турели Mk.II с более мощным приводом, затем поменяли ее на Mk.III под пулемет "Виккерс К" с большей скорострельностью. С конца 1940 г. последовательно ввели Mk.IIIA с двумя такими пулеметами и Mk.IV под два более надежных "Браунинга" с ленточным питанием (и "Льюис", и "Виккерс К" имели дисковые магазины). Некоторые машины дорабатывались под установку "Браунинга" в шаровом гнезде справа в носу штурманской кабины (иногда вместо крыльевого неподвижного пулемета).