В апреле самолет прошел тщательные испытания в авиационном центре в Мартлшеме. По рекомендациям испытателей примерно на четверть увеличили размах стабилизатора, одновременно уменьшив площадь рулей высоты.
11-17 мая в Госпорте прошли официальные испытания Авро 652А и DH89M. Последний был меньше по габаритам, уступал по скорости и особенно по продолжительности полета. Состязание выиграла фирма "Авро". 25 мая самолет официально приняли на вооружение ВВС под названием "Энсон" I (в честь английского адмирала XVIII века), выдав позднее заказ на 174 серийных экземпляра. Это был первый современный моноплан с убирающимся шасси, поступивший на вооружение английских ВВС. 29 июня К4771 показали на авиационном параде в Хендоне.
После завершения конкурса параллельную разработку проекта 664, представлявшую собой несколько уменьшенный вариант "Энсона", прекратили, сосредоточившись на доработке Авро 652А. По результатам испытаний в конструкцию решили внести 38 изменений, предусмотренных выданным на серию заданием G. 18/35. Они включали более мощные моторы "Чита" IX (350 л.с.), приподнятое вверх и увеличенное по площади (в виде сплошной полосы окон) остекление бортов кабины, еще более удлиненное горизонтальное оперение, и замену роговой компенсации руля поворота весовой. Последнее новшество опробовали на переделанном К4771 в сентябре 1935 г.; одновременно аналогично доработали "Аву" и "Авалон".
Головной серийный "Энсон" I с номером Кб 152 вышел из цеха завода в Вудфорде под Новый год – 31 декабря. В феврале 1936 г. первые машины этого типа получила 48-я эскадрилья в Мэнстоне. 6 марта ее официально объявили боеспособной.
В этом же году "Авро" получила новый заказ на 135 "Энсонов". Машины этой партии (начатой 3-й серией) должны были отличаться металлическим каркасом элеронов (вместо старого деревянного) и новым, менее покатым, козырьком кабины с форточкой с левой стороны. Такие самолеты строились с 1938 г. С самолета К8720 ввели посадочные щитки Шренка.
Тем временем к "Энсону" проявили интерес и за рубежом. Первые 12 машин заказала Австралия. Их собрали и отгрузили к 19 ноября, но австралийцы затребовали еще 36. Последние десять из них, в отличие от предназначенных для английских ВВС, комплектовались специальным усовершенствованным набором приборов для слепого полета фирмы "Сперри". Позднее самолеты этого типа закупались и как учебные. В общей сложности, до начала войны Австралия получила 80 "Энсонов".
Три самолета 3-й серии отправили в Финляндию, один продали Эстонии. Этот последний, выпущенный 25 октября 1937 г., первоначально нес номер К8741, а в Эстонии – "158". Вместе с другой материальной частью эстонских ВВС он в 1940 г. достался Красной Армии. В отличие от многих других бывших эстонских самолетов, он не пошел на слом, а вошел в состав корпусной авиаэскадрильи 22-ю территориального корпуса РККА и вместе с ней встретил начало войны в Прибалтике. О его дальнейшей судьбе ничего неизвестно.
Линейка "Энсонов" 48-й эскадрильи, 1939 г.
Звено "Энсонов" I ведет патрулирование южного побережья Англии, конец 1939 г.
В октябре 1936 г. одну машину без вооружения, получившую гражданское обозначение SU-AAO, перегнали в Египет. Там ее собирались испытать на предмет возможной закупки этого типа для оснащения бомбардировочно-транспортной эскадрильи египетских ВВС. Самолет официально обозначался как "Энсон" И, поскольку имел ряд отличий от "Энсона" I. Например, дверь у него находилась с левого борта (как у "Авы" и "Авалона"), а не справа, как у боевых машин. Этот образец так и остался единственным.
И позднее нередко на "Энсон" поступали заявки из-за рубежа. Начиная с марта 1937 г., четыре самолета отправили в Ирландию. Там ими укомплектовали патрульное звено Береговой охраны. 25 штук заказали турки, но перед началом второй мировой войны успели отправить только шесть; остальные реквизировали английские ВВС. В июне 1939 г. 12 "Энсонов" перелетели в Грецию. Они потом участвовали в боевых действиях против вторгшейся итальянской армии. После вступления в апреле 1941 г. в войну против Греции Германии часть их попала в руки немцам, а нескольким машинам удалось перелететь в Египет, где их использовали англичане. В 1938-39 гг. несколько "Энсонов" королевские ВВС подарили Ираку. По иронии судьбы, они были уничтожены при ударе английской авиации по иракскому аэродрому 2 мая 1941 г., во время мятежа Рашида Али, поддержанного немцами.
Но львиная доля всех выпущенных "Авро" машин этого типа досталась созданному в 1936 г. Береговому командованию королевских ВВС. Простой и надежный самолет получал там все более широкое распространение. 26 июня 1937 г. на воздушном параде в Хендоне над головами зрителей в строю проплыли уже пять полных эскадрилий "Энсонов". В начале 1939 г. эти машины имели уже 12 эскадрилий. Самолеты выпуска 1937-39 гг. немного отличались от более ранних по оборудованию и вооружению. В частности, стоявший в верхней турели пулемет "Льюис" заменили на более современный "Виккерс К". За счет оборудования и увеличения экипажа до 4 человек взлетный вес возрос до 3629 кг по сравнению с 3330 кг у прототипа.