Работы по проектированию и постройке первого прототипа D.720.01 продолжалась два года. Его первый полет состоялся 1 июля 1939 года. К этому времени фирма Devoitine окончательно влилась в концерн Société Nationale de Constructions Aéronautiques du Midi (SNCAM), хотя все работы производились собственными силами. В первых же полетах выяснилось, что D.720.01 обладает весьма посредственными характеристиками – по максимальной скорости он остался на уровне бипланов постройки 1934-1936 гг., а по управляемости и другим лётным характеристикам разведчик требовал доработок. Возможно, дело заключалось в маломощных двигателях Renault 12R-00, которые имели небольшие габариты и позволяли сэкономить массу самолёта. Эффект получился обратным и испытания пришлось временно приостановить.

К этому времени инженерами Bloch был разработан и успешно испытан многоцелевой самолёт MB.175, обладавший более высокими характеристиками. Выбор был сделан в пользу МВ.175, однако постройка серийных самолётов сильно затягивалась, что заставило командование ВВС не торопиться с отказом от D.720. Фирмой Devoitine были проведен ряд усовершенствований своего самолёта, хотя существенно улучшить ТТХ разведчика так и не удалось. В 1940 году D.720 планировалось запустить в серийное производство, но это решение впоследствии было отменено, поскольку в строевых частях находилось немалое количество многоцелевых самолётов фирмы Potez, а производство нового самолёта в короткие сроки наладить было невозможно. В конечном итоге ВВС отказались от D.720 и самолёт остался на уровне прототипа.