Pierwszym nabywcą czterech DC-5 były holenderskie linie lotnicze KLM. Następnie Pennsylvania Central (przemianowane na Capital i następnie włączone do United Airlines) zamówiły sześć maszyn, a SCADTA (protoplasta dzisiejszej kolumbijskiej Avianca) zamówił kolejne dwie maszyny. Przed zaangażowaniem się Stanów Zjednoczonych w II wojnę światową zdołano wyprodukować jedynie jeden prototyp i cztery seryjne samoloty, które otrzymały linie lotnicze KLM. Następnie Douglas Aircraft Company przestawił się na produkcję zbrojeniową i ograniczył produkcję DC-5. Z wyprodukowanych przed wojną maszyn, dwie początkowo obsługiwały linię Paramaribo-Curaçao, a pozostałe dwie bazowały w Dżakarcie w Holenderskich Indiach Wschodnich. Później wszystkie cztery maszyny latały nad Holenderskimi Indiami Wschodnimi i w 1942 zostały użyte do ewakuacji cywilów z Jawy do Australii. W trakcie tych działań maszyna „PK-ADA” została uszkodzona i porzucona, a „PK-ADB” została zniszczona przez japońskie samoloty na lotnisku Kemajoran w Dżakarcie. Japończycy zdobyli maszynę „PK-ADA”, a następnie naprawili wykorzystując części z „PK-ADB”. Samolot przeszedł w 1943 testy w mieście Tachikawa, a następnie służył jako samolot transportowy w Japonii.