Дальнейшая переработка крыла, шасси и хвостового оперения истребителя Loire 45 привела к появлению самолета Loire 46.01, впервые поднявшегося в воздух 1 сентября 1934 года. Весной 1935 года. был получен заказ на 60 усовершенствованных самолетов этой серии. Четыре истребителя Loire 46 были тайно поставлены в республиканскую Испанию и некоторое время принимали участие в боевых действиях против авиации генерала Франко. Два из них разбились в авиакатастрофах, два были сбиты противником. Поставки этих машин в ВВС Франции были произведены в 1936 году. С марта 1939 года их стали использовать как учебно-тренировочные в летных и стрелковых школах, однако в июне 1940 года, из-за сильно возросших потерь эскадрильи Lo 46 стали перебрасывать поближе к линии фронта. Неизвестно, чем бы это закончилось, если бы не скорая капитуляция Франции. В этом же году почти все Lo.46 были отправлены на слом.

Худшим образом закончилась для Lo.46 гражданская война в Испании. Специальным приказом французского премьер-министра Пьера Кота из состава истребительной эскадрильи, располагавшейся на аэродроме Шатр, были выделены шесть истребителей (№ 088 - 093). В течении 5-7 сентября 1936 года в Барселону прибыли первые пять самолётов, а шестой задержался из-за повреждений, полученных при промежуточной посадке в Тулузе. В Испании Lo.46 были разделены между 2-ой эскадрильей "Lafayete" и Grupo 11. Около недели ушло на подготовку пилотов и, в середине сентября 1936 года, истребители Loire стали вылетать на прикрытие бомбардировщиков. Здесь надо отметить, что 2-я эскадрилья имела интернациональный состав, но не все пилоты искренне желали помочь республиканцам и прибыли в Испанию чтобы заработать. Соответственно их пилотажные навыки и способность вести воздушный бой зачастую не отличались в лучшую сторону. 22 сентября в районе города Македа, во время обычного вылета на сопровождение четверки лёгких бомбардировщиков Br.19, три Lo.46 встретились с двумя итальянскими истребителями CR.32. В ходе 15-минутного боя пилоты итальянского авиационного корпуса сбили один Br.19 и два Lo.46 без потерь со своей стороны, при этом погиб британский доброволец. 25 сентября уже Lo.46, при участии истребителей Devoitine D.372, сами атаковали немецкие бомбардировщики Ju.52\3m летевших в сопровождении четырех CR.32. Но и на этот раз удача оказалась на стороне франкистов - в бою погибли по одному республиканскому истребителю обеих типов. С одной стороны не произошло ничего экстраординарного, с другой, республиканские ВВС лишились за четыре дня боёв трех из шести только что полученных самолётов. Мало того, возросли потери среди других типов самолётов. Низкий уровень подготовки как испанских пилотов, так и иностранных добровольцев, напрямую сказывался на результатах воздушных схваток. По всей видимости, свой последний вылет три оставшихся провели 23 октября. Вместе с ними на сопровождение пяти Br.19 и одного Potez 540 вылетели также Devoitine D.500, SPAD 510 и Hawker "Fury", составив наиболее пёструю группу истребителей прикрытия, когда-либо встречавшейся в мировой истории авиации. В районе города Ильескас их встретила дежурная тройка CR.32, уменьшившая количество боеспособных Lo.46 до двух единиц, сбив вдобавок ещё один бомбардировщик и SPAD.

Больше Lo.46 к боевым вылетам не привлекались. Два истребителя, все ещё числившихся в строю, были вскоре списаны из-за полной непригодности к полётам.

Вот так, не добившись ни одной победы и потеряв за неполный месяц 4 из 6 самолётов группа Lo.46 перестала существовать, а истребительные эскадрильи вскоре были переоснащены советскими И-15. Можно сказать, что эти драгоценные истребители (кстати, по главным параметрам превосходившие Fiat CR.32 и Heinkel He.51C, не говоря уже о NiD-52) были загублены республиканцами, доверившие их малоопытным лётчикам. Не доставь вовремя Советский Союз помощь, авиация республиканской Испании не продержалась бы и года, при подобной эксплуатации боевых машин.

Модификация	Loire 46 C1
Размах крыла, м	11.80
Длина, м	7.76
Высота, м	4.13
Площадь крыла, м2	19.50
Масса, кг
пустого самолета	1450
нормальная взлетная	1950
Тип двигателя	1 ПД Gnome-Rhone 14Kfs
Мощность, л.с.	1 х 900
Максимальная скорость , км/ч	368
Крейсерская скорость , км/ч	276
Практическая дальность, км	1300
Cкороподъемность, м/мин	726
Практический потолок, м	11750
Экипаж	1
Вооружение:	четыре 7.5-мм пулемета MAC