Откидной рамочный прицел для стрельбы по наземным целям насекался до 3500 м через 100. Маркировка пулемета обычно включала клеймо завода-производителя, год выпуска и заводской номер (двухбуквенное обозначение серии и номер пулемета) сверху ствольной коробки впереди затыльника.
ДШК в ходе эксплуатации использовался с тремя типами зенитных прицелов. Кольцевой дистанционный прицел обр. 1938 г. предназначался для стрельбы по самолетам, летящим со скоростью до 500 км/ч и на дальности до 2400 м. Прицел обр. 1941 г. был несколько упрощен, дальность стрельбы уменьшена до 1800 м, но возможная скорость цели увеличена до 500 км/ч (по «воображаемому» кольцу — 625 км/ч). Прицел обр. 1943 г. относился к типу ракурсных, был проще в использовании и позволял вести огонь при любом курсе цели, включая пикирование или кабрирование.
Универсальный станок Колесникова обр. 1938 г. имел собственную рукоятку' заряжания, стержневой механизм вертикальной наводки, кронштейн патронной коробки, съемный наплечник. Стрельба по наземным целям велась с колесного хода (ноги сложены). Для зенитной стрельбы колесный ход отделялся, и станок расклады в алея в виде треноги.
12,7-мм патрон имел варианты с бронебойной нулей обр. 1930 г. (Б-30), бронебойно-зажигательной обр. 1932 г. (Б-32), пристрелочно-зажигательной (ПЗ), пристрелочной (П), трассирующей (Т), против зенитных целей применялась бронебойно-зажигательно- трассирующая обр. 1941 г. (БЗТ). Б-32 давала 20-мм бронепробиваемостъ по нормали со 100 м и 15-мм — с 500 м. Патрон с пулей БС-41 (сердечник из карбида вольфрама) обеспечивал пробитие 20-мм броневого листа под утлом 20 град, на дальности 750 м. При стрельбе по наземным целям диаметр рассеивания на дальности 100 м составлял 200 мм.
Пулеметы начали поступать в войска в 1940 г., всего за этот год Ковровский завод № 2 выпустил 566 ДШК, а в первом полугодии 1941 г. — 234 (всего в течении 1941 г. поступило около 1600 ДШК при плане 4000). Всего же на 22 июня 1941 г. в частях РККА имелось около 2200 крупнокалиберных пулеметов.
Разрез ствола пулемета ДШК с дульным тормозом, стойкой мушки, газовой камерой с регулятором.
Затыльник пулемета ДШК с рукоятками управления, спусковым рычагом, буферной пружиной.
12,7-мм пулемет ДШК в положении для зенитной стрельбы, с кольцевым прицелом и наплечниками.
12.7-мм пулемет ДШК в положении для наземной стрельбы (с большим углом возвышения).
С первых дней войны ДШК неплохо зарекомендовал себя в качестве зенитного средства. Так, 14 июля 1941 г. на Западном фронте взвод из трех пулеметов в районе Ярцево сбил три немецких бомбардировщика, а в августе под Ленинградом 2-й зенитный пулеметный батальон в районе Красногвардейского сбил 33 самолета противника. Количество 12,7-мм пулеметных установок было явно недостаточно в условиях превосходства противника в воздухе — на 10 сентября 1941 г. их имелось 394: в Московской зоне ПВО — 112, Харьковской — 66, Орловской — 9, на Карельском фронте — 13, Северо-Западном — 37, Западном — 27, Юго-Западном — 72, Южном — 58.
С июня 1942 г. в штат армейского зенитно-артиллерийского полка входила рота ДШК, имевшая восемь пулеметов, а с февраля 1943 г. — 16. Формировавшиеся с ноября 1942 г. зенитные артиллерийские дивизии (зенад) РВГК имели по одной такой же роте в каждом полку малокалиберной зенитной артиллерии. Правда, с весны 1943 г. количество ДШК в зенад уменьшилось с 80 до 52, а по обновленному весной 1944 г. штату, зенад имела 88 орудий и 48 ДШК. В 1943 г. в состав танковых, механизированных и кавалерийских корпусов ввели полки МЗА (16 пушек и 16 ДШК).
Зенитные ДШК обычно использовали повзводно, нередко вводили в состав зенитных батарей среднего калибра для прикрытия их от атак с малых высот. В начале 1944 г. зенитно-пулеметные роты по 18 ДШК ввели в штат некоторых стрелковых дивизий. Потери крупнокалиберных пулеметов за всю войну составили около 10000 штук, т. е. 21 % от всего ресурса. Из всей системы стрелкового вооружения это был наименьший процент потерь, но он сопоставим с потерями зенитной артиллерии. Это уже говорит о месте и роли крупнокалиберных пулеметов.
В 1941 г. с подходом германских войск к Москве были определены заводы-дублеры на случай прекращения выпуска вооружений заводом № 2. Производство ДШК поставили в г. Куйбышеве, куда из Коврова передали 555 станков и приспособлений. В результате в ходе войны шло основное производство в Коврове и «дублирующее» в Куйбышеве.
Кроме станковых, использовались и самоходные установки с ДШК — в основном грузовики ГАЗ-АА или пикапы М-1 с установленными в кузове ДШК на станке в зенитном положении. «Зенитные» легкие танки на шасси Т-60 и Т-70 остались опытными, как и комплексированные установки (хотя строенные 12,7-мм зенитные установки нашли ограниченное применение — например, послужили в ПВО Москвы). Неудачи установок были связаны, прежде всего, с системой питания, не позволявшей менять направление подачи ленты. Зато Красная Армия не без успеха использовала 12,7-мм счетверенные американские установки типа М-17 на основе М2НВ «Браунинг».
«Противотанковая» роль ДШК, получившего прозвище «Душка», была незначительной и ограничивалась борьбой с легкими бронемашинами. Зато он стал танковым — был основным вооружением плавающего танка Т-40, легкого бронеавтомобиля БА-64Д, в 1944 г. 12,7-мм турельная зенитная установка появилась на тяжелом танке ИС-2, затем на тяжелых САУ. ДШК на тумбах или треногах вооружались зенитные бронепоезда (в войсках ПВО их во время войны действовало до 200). ДШК со сложенным станком и щитом мог сбрасываться десантам или партизанам в парашютно-десантном мешке УПД-ММ.