Прототип выполнил первый полет 21 апреля 1964 года. Первый серийный самолет Hansa поднялся в небо 2 февраля 1966 года. Первую партию из 15 самолетов собрали с ТРД General Electric CJ610-1 тягой по 12,68 кН, на следующие 20 самолетов ставились ТРД CJ610-5 тягой по 13,12 кН, а затем еще и более мощные двигатели CJ610-9.

На рынке гражданских самолетов компания MBB столкнулась с жестокой конкуренцией, поэтому были разработаны несколько модификаций военного назначения - санитарно-эвакуационный, связной, легкий транспортный, для VIP-перевозок и радиотехнической разведки. Покупатель военных разработок был только один: ВВС ФРГ приобрели 16 машин из всех 47 построенных самолетов Hansa всех вариантов.  Восемь из них использовались исключительно как транспортные и были списаны в 1988 году. Остальные доработали в учебно-тренировочные самолеты РЭБ  и эксплуатировали до 30 июня 1994 года.

Самолет MBB HFB 320 Hansa спросом на рынке не пользовался - в том числе и из-за необычности внешнего облика. Хотя аварийность самолета была довольно высока (семь из 47 построенных самолетов разбились, но главным образом из-за ошибок летчиков), его конструкция отличалась прочностью. Тем не менее тревожную статистику игнорировать сложно, и это послужило еще одной причиной низкого спроса на Hansa.