Конструкция М-5 получилась исключительно удачной. Гидроплан был простым в управлении, легко отрывался от водной поверхности при волне высотой 50 сантиметров, его корпус отличался высокой мореходностью и плавучестью. Это позволяло с одинаковым успехом применять М-5 как в качестве вооруженного пулеметом морского разведчика, так и как учебный гидроплан.
Первый боевой вылет М-5 состоялся 12 апреля 1915 года. Поскольку достоинства машины были очевидны, Военное ведомство сразу же разместило крупный заказ на ее производство, и в июле 1915 – июне 1917 годов Черноморский флот получил 71 гидросамолет. Всего же на флот отправились 183 таких гидроплана. Уже к осени 1915-го боевые вылеты М-5 на Черном море стали обыденностью. Обычно в полет летчики брали, помимо пулемета, две бомбы и портативные фотоаппараты. Если требовалось совершить полет вблизи вражеских берегов, М-5 брали на борт первые русские гидрокрейсеры «Император Александр I» и «Император Николай I». Правда, полноценными авианосцами они не были, так как М-5 взлетали и садились на воду, а не на палубы кораблей.
Боевое применение М-5 было весьма успешным. Так, 6 февраля 1916 года 11 гидропланов совершили налет на турецкий порт Зонгулдак. За двадцать минут морские летчики сбросили на цели 38 бомб, уничтожив большой транспорт «Ирмингард» и несколько парусников. Ни один самолет потерян не был.
Дальнейшим развитием М-5 стала летающая лодка М-9 (индексы М-6, М-7 и М-8 получили ее прототипы), которая была оснащена вторым пулеметом и 150-сильным двигателем «Salmson». Ее первый полет состоялся 7 января 1916-го. Конструкция М-9 оказалась настолько удачной, что Д.Г. Григорович был удостоен за нее ордена Святого Владимира 4-й степени. Всего было построено около 500 экземпляров М-9, которые вооружались пулеметом, а некоторые экземпляры – даже небольшими орудиями (впервые в мире). 17 сентября 1916 года на М-9 морским летчиком Я. Нагурским была впервые в мире выполнена петля Нестерова с пассажиром на борту. Этот гидросамолет стал главной ударной воздушной силой Черноморского и Балтийского флотов в 1916–1917 годах, оттеснив М-5 на «учебные» позиции.
Самый распространенный русский гидросамолет Первой мировой – М-9
17 июля 1916 года четыре гидросамолета М-9 с авианосного судна «Орлица» Балтийского флота провели воздушный бой над морем