Для освоения летчиками новых истребителей-монопланов требовалась двухместная модификация. CMASA спроектировала такой вариант, получивший обозначение G.50B. «Спарка» совершила первый полет 30 апреля 1940 г. Ее серийное производство началось в том же году. Было выпущено 108 таких машин, которые пользовались неплохой репутацией, а одна даже пережила войну и служила вплоть до 1948 г. в истребительной авиашколе в Лечче.
9 сентября 1940 г. поднялся в воздух прототип усовершенствованной модификации истребителя G.50bis. От G.50 он отличался увеличенным запасом топлива, небольшими изменениями конструкции кабины, новым рулем поворота и другими мелкими улучшениями, оснащался новым радиооборудованием, имел бронеспинку креола пилота. Всего CMASA и завод Fiat Aeritalia в Турине выпустили 421 истребитель G.50bis. Большую часть из них, 344 машины, произвел Fiat Aeritalia.
Несколько истребителей компания CMASA использовала в качестве летающих лабораторий. Первым в этом ряду стал G,50ter оснащенный 1000-сильным двигателем Fiat А.76, поднявшийся в воздух 17 июля 1941 г. Однако к тому времени доводку этого двигателя прекратили, и все работы в этом направлении быстро свернули. Еще один экспериментальный самолет G.50V совершил свой первый полет 25 августа 1941 г. На нем установили немецкий рядный двигатель Daimler-Benz DB 601, для чего пришлось изменить переднюю часть фюзеляжа. Машина использовалась при создании перспективного истребителя G.52, который так и не появился, но стал шагом на пути к действительно удачному Fiat G.55.
Когда стало очевидно, что G.50 устарел, его попытались превратить в ударную машину В результате 3 октября 1942 г в воздух поднялся истребитель-бомбардировщик G.SQbis ASSALTO. Его крыло увеличили по размаху на 1372 мм за счет прямоугольных в плане вставок между центропланом и консолями. В них разместили по дополнительному 12,7-мм пулемету, а снизу установили по бомбодержателю для 150-кг бомб. На базе этой модификации затем создали палубный истребитель-бомбардировщик G.50bis/AN для строившегося авианосца Aquila. Отличительной особенностью этого самолета стал тормозной гак, установленный в хвостовой части фюзеляжа. В палубный вариант переделали 7 одноместных G.SObis и одну «спарку», которые в начале февраля 1943 г. поступили в 160-ю Gruppo Autonomo СТ. Капитуляция Италии остановила развитие этой программы.
Использование G.50 в итальянских ВВС началось в ноябре 1938 г. Новые истребители поступили в еще до конца не сформированный 51-й Stormo (20-я и 21-я Gruppo) и сразу же приняли участие в ряде военных учений. Именно тогда появилась впоследствии широко известная эмблема этого соединения; черный кот с зеленой мышью в лапах. К моменту вступления Италии в войну в июне 1940 г., в строю находились 97 «Фиатов» G.50, еще 21 машина стояла в ремонте или в ожидании приемки. Полностью истребителями этого типа был вооружен только 51-й стормот дислоцированный в Чи-ампино Сюд (близ Рима). Кроме того, G.50 эксплуатировал вместе с C.R.32 52-й стормо (22-я и 24-я группо) в Понтедера (Тоскана), Истребители 22-й группо приняли участие в боях против Франции, выполнив несколько вылетов для сопровождения бомбардировщиков во время налетов на гавани и аэродромы Корсики.
Первый прототип «Фиата» G.50
Приборная доска «Фиата» G,50
«Фиат» G.50 из 27-й авиагруппы ВВС Испании, 1939 г.
В люфтваффе «Фиаты» использовались как учебные машины
«Фиат» G.50 из 20-й группо ВВС Италии. Бельгия, ноябрь 1940 г.
Когда немцы начали воздушное наступление на Британию, правительство Италии направило в помощь люфтваффе смешанное авиасоединение. На бельгийские аэродромы перелетела 20-я истребительная группо с 48 G.50. Дебютом «Фиата» над Туманным Альбионом стало прикрытие бомбардировочного рейда на Рамсгейт 29 октября 1940 г. В целом участие итальянцев в битве за Англию оказалось символическим: до середины апреля 1941 г пилоты G.50 в основном выполняли патрульные полеты над Ла-Маншем, вдоль побережья Бельгии и Голландии. Боевых столкновений с истребителями противника отмечено не было,
В Греческой кампании приняли участие три авиачасти, оснащенные G.50. Две из них находились в Албании: 24-я группо в Тиране и 154-я в Берате (всего 43 машины), а 2-я группо с 33 самолетами действовала из Южной Италии. Основным противником итальянских пилотов стали их британские оппоненты. Поначалу англичане воевали на «Гладиаторах», уступавших «Фиатам» в скорости, но существенно превосходивших в горизонтальной маневренности. Позже появились «Харрикейны», превосходившие «Фиаты» по всем основным характеристикам. Летчики G.50 вели интенсивные бои над Грецией до начала весны 1941 г. и заявили о многочисленных воздушных победах, однако достоверность этих реляций вызывает большие сомнения, Например, 20 февраля итальянские пилоты объявили, что группа из 22 G.50 без собственных потерь сбила 12 вражеских самолетов, тогда как британцы посчитали, что тогда же 6 «Харрикейнов» уничтожили 4 итальянских истребителя. 28 февраля итальянцы заявили о 12 сбитых, тогда как британцы – о 27, причем без утрат со своей стороны, Следует отметить, что еще со времен гражданской войны в Испании итальянские пилоты при выходе из боя в невыгодных для себя обстоятельствах имитировали беспорядочное падение самолета, которое летчики противника принимали за свою победу.