МТБ-82 централизованно поставлялся в подавляющее большинство работавших в 1946—1960 гг. троллейбусных хозяйств СССР. Поскольку в то время других отечественных производителей троллейбусов, кроме завода № 82 и с 1951 года ЗиУ, не существовало, то вплоть до своего снятия с производства МТБ-82 был безальтернативным вариантом. В уже существовавших к 1946 году троллейбусных хозяйствах МТБ-82 работали совместно с довоенными машинами ЯТБ, а во вновь созданных до 1960 года они были первооткрывателями движения и занимали монопольное положение — иных марок подвижного состава там просто не существовало. Даже после начала массового выпуска ЗиУ-5 удельная доля МТБ-82 ещё достаточно долго оставалась значительной. МТБ-82 работали в Москве, Ленинграде, Киеве, Минске, Горьком, Красноярске, Кишинёве, Баку, Куйбышеве, Харькове и многих других городах СССР.

После окончания серийного выпуска МТБ-82 они ещё долго работали на городских маршрутах и списывались чаще всего не из-за технического состояния (оно более чем позволяло дальнейшую эксплуатацию), а как морально устаревшие машины. Из-за наличия поставок более многочисленных ЗиУ-5, а впоследствии и ЗиУ-9, не было смысла пытаться сохранить старые машины. Поэтому в основном к 1970—1975 гг. МТБ-82 исчезли с улиц городов СССР, а немногочисленные оставшиеся троллейбусы этой марки стали служебными или музейными машинами. В некоторых троллейбусных хозяйствах Грузии МТБ-82 работали до начала 1980-х годов, были отдельные случаи и в других троллейбусных системах, когда МТБ-82 «задерживались на работе». Например, в Горьком (1947—1971) крайне узкие и небольшие помещения депо № 1 в Нагорной части города не могли обслуживать габаритные ЗиУ-5, поэтому до 1971 года оно работало только с МТБ-82, тогда как в Заречной части ЗиУ-5 их полностью вытеснили.

МТБ-82 работали также в ряде зарубежных стран социалистического блока: Болгарии, Венгрии, Румынии, Югославии.

МТБ-82. Оценка проекта

На момент появления МТБ-82 был классическим троллейбусом в своём классе и за исключением цельнометаллического кузова не имел сколь-нибудь заметных новшеств в своей конструкции. С другой стороны, применение проверенных многолетней практикой технических решений и отсутствие экономии на материалах позволили получить исключительно простую и надёжную машину. Водители-ветераны нижегородского троллейбусного депо № 1 иной раз скептически и даже на грани издёвки говорили новичкам, что ЗиУ-5 и ЗиУ-9 такие же неженки, как и новички-водители. В качестве своеобразного «теста на профпригодность» новичку предлагалось запустить в линию долго стоявший в резерве МТБ-82, у которого «трава в салоне выросла». Хорошее знание техники, простое устройство МТБ-82 и его нетребовательность к окружающим условиям делали эту задачу хоть и трудной, но вполне посильной. ЗиУ-5 и ЗиУ-9 после долгого простоя требовали куда более серьёзного вмешательства. Однако на этом список достоинств МТБ-82 заканчивался.

Список недостатков МТБ-82 был значительно более объёмным, причём это касалось как работы водителя, так и комфорта пассажиров. Рамная конструкция вместе с кузовом обладала большой массой: этот показатель у МТБ-82 составлял 9,25 т, а у ЗиУ-5 — 9,8 т. При этом последний был классом выше — троллейбусом большой вместимости, а не средней, как МТБ-82. Усилитель рулевого управления на МТБ-82 отсутствовал, что требовало от водителя большой физической силы и выносливости. Также водитель был обязан чётко выполнять временную последовательность включения пусковых сопротивлений при разгоне. Хотя система управления имела защиту от неправильного их включения, но каждая позиция контроллера имела определённое предельное время включения. Его превышение было чревато перегревом и сгоранием пускотормозных сопротивлений. Из ходовых позиций только 8-я и 11-я дозволяли неограниченное время движения, поэтому владение педалью хода у водителя МТБ-82 должно быть отточенным до автоматизма. Постоянное изменение позиций контроллера при разгоне-торможении не лучшим образом сказывалось на утомляемости водителя. Поэтому внедрение автоматического сервоуправления при коммутации пускотормозных сопротивлений было одним из самых важных требований к следующему поколению троллейбусов. В зимнее время непропорционально большая кабина водителя плохо отапливалась, по воспоминаниям нижегородских женщин-водителей, «сидит вожатая, закутанная в шубу как квочка», и ведёт свою машину как танк, смотря через узкую смотровую щель в заледеневшем лобовом стекле у маломощного оконного обогревателя.

Комфорта у пассажиров при поездке на МТБ-82 практически не было. Очень узкие двери и отсутствие передней накопительной площадки затрудняли вход и выход, провоз габаритного багажа или детской коляски. Проход между двухрядными сиденьями в середине салона был неширок, а сами сиденья располагались весьма близко друг к другу. Достаточно сказать, что в МТБ-82 было 38 сидячих мест при полной вместимости 86 человек, а в ЗиУ-5 — 35 и 112 соответственно. Низкие окна затрудняли обзор стоящим пассажирам (а при отсутствии точки радиотрансляции не было иного способа узнать нужную остановку, кроме как заглянув в окно), невысокий потолок затруднял проезд людям высокого роста.