Пулемёт Максима активно применялся РККА в Великой Отечественной войне. Его использовала как пехота, так и горнострелковые отряды, а так же флот, и заградотряды НКВД. Во время войны боевые возможности «Максима» пытались повысить не только конструкторы и производители, но и непосредственно в войсках. Солдаты часто убирали с пулемета бронещит, тем самым пытаясь повысить манёвренность и добиться меньшей заметности. Для маскировки помимо камуфляжной окраски, на кожух и щит пулемёта одевали чехлы. В зимнее время «Максим» устанавливали на лыжи, санки или на лодку-волокушу, с которых и вели огонь. Во время Великой Отечественной пулемёты крепили на легкие джипы «Виллис» и ГАЗ-64. Был и счетверённый зенитный вариант «Максима». Эта ЗПУ широко применялась в качестве стационарной, самоходной, корабельной, устанавливалась в кузовах автомашин, бронепоездах, железнодорожных платформах, на крышах зданий. Пулемётные системы «Максима» стали самым распространённым оружием армейской ПВО. Счетверенная зенитно-пулеметная установка образца 1931 года отличалась от обычного «Максима» наличием устройства принудительной циркуляцией воды и большой емкостью пулеметных лент — на 1000 патронов вместо обычных 250. Используя зенитные кольцевые прицелы установка была в состоянии вести эффективный огонь по низколетящим самолетам противника (максимально на высотах до 1400 м при скорости до 500 км/час). Эти установки также часто использовались для поддержки пехоты.