A sa sortie d'usine, la Z 9501 fut reçue au dépôt de Marseille Blancarde en février82, suivie par l'intégralité de la série soit vingt engins (Z 9501 à 18 + Z 99501 & 2 propriété de la région Franche Comté). Elles étaient utilisées sur un territoire assez vaste, entre Dijon et Marseille, ainsi que vers Besançon, Belfort et les Savoie, sur des missions express en correspondance avec les TGV.
A l'été 1983, leur engagement sur des trains Marseille - Nice fut un échec du fait de problèmes de captage du courant en cas de constitution d'UM 3, nécessitant leur remplacement par des rames Corail. Sur cette ligne, elles furent confinées aux omnibus Marseille - Toulon, utilisation finalement peu satisfaisante alors que les RIO allaient être livrées pour ce type de relation.
Dès septembre 1984, douze de ces rames furent mutées à Vénissieux, dépôt plus central par rapport à leur zone d'utilisation, le restant de la série les rejoignant à l'été 1985. Les Z 9500 n'auront plus l'occasion de retourner en Provence, les incursions au Sud de Lyon étant rares au cours du reste de leur carrière.