1941 г. в Сулинском гирле Дуная совместно с бомбардировщиками СБ из 40-го бомбардировочного авиаполка ВВС ЧФ. 9 августа 1941 г. пара МБР-2 из 119-го мрап повредила у Сулины баржу NFR-626.
Как уже отмечалось выше, воздушная разведка на театре стала одной из важных задач авиации флота. Перед 119-м мрап с началом войны была поставлена задача вести разведку северо-западной части Черного моря от траверза Севастополя до мыса Калиакра, а также всего побережья Румынии с фотографированием гирла Дуная и порта Сулина. Первые же месяцы войны, как и на Балтике, показали полную неспособность МБР-2 вести дневную воздушную разведку, тем более, что район главной румынской военно-морской базы Констанцы был плотно прикрыт средствами ПВО, усиленными немецкими истребителями из III./JG52. Неудивительно, что летающие лодки несли потери почти в каждом разведывательном вылете. Так, 18 июля были потеряны все 9 МБР-2, вылетавших на разведку румынского побережья.
Кроме «мессершмиттов», исход боя с которыми был практически предрешен, МБР-2 периодически сталкивались в небе над румынским побережьем с гидросамолетами: немецкими «арадо» и «хейнкелями», румынскими «савойями» и «кантами». Из них наиболее опасным противником были скоростные и имевшие мощное вооружение (две 20-мм пушки MG-FF и два 7,9-мм пулемета на модификации А-3) «арадо», прибывшие на Черное море в конце июля. Уже 4 августа они сбили в воздушном бою два МБР-2, вылетевших на предвечернюю разведку. Шесть советских летчиков попали в плен. Однако экипажи черноморских «амбарчиков» не уступали немцам в самом главном — в воле к победе. Шестого октября Аг-196 (бортовой номер «СК+FF») атаковал МБР-2. Но немцев ожидал неприятный «сюрприз»: в результате воздушного боя их гидросамолет был поврежден ответным огнем, а штурман «арадо» вдобавок ранен.
С потерей Херсона и Николаева, выходом немцев к Перекопу, основная группировка авиации Черноморского флота перебазировалась на крымские аэродромы. 14 сентября для действий по немецким войскам, рвавшимся в Крым, была создана Фрайдоровская авиагруппа, в состав которой вошли гидросамолеты 119-го мрап и 82-й омраэ из Донузлава.
Помимо поддержки сухопутных войск, МБР-2 в этот период привлекались и для прикрытия в море крупных боевых кораблей. Так, 13 сентября пара МБР-2 охраняла вспомогательный крейсер (бывший ледокол) «Микоян» на переходе из Севастополя в Одессу. 19 сентября летающие лодки обеспечивали боевой поход крейсера «Ворошилов» на обстрел позиций немцев в районе Скадовска. МБР-2 в этой рискованной операции (обстрел проводился днем, прикрыть истребителями крейсер и гидросамолеты флот не мог) исполняли роль корректировщиков артиллерийского огня.
С выходом немецких войск к Севастополю основные силы ВВС ЧФ перебазировались на Таманский полуостров, а для обороны главной базы была организована 3-я Севастопольская авиагруппа, в состав которой вошли 16-я и 64-я омраэ (26 гидросамолетов МБР-2), базировавшиеся в бухтах Матюшенко и Голландия.
119-й мрап и 82-я омраэ перебазировались в Геленджик, где в сжатые сроки в течение сентября-октября 1941 г., в основном силами личною состава тыла 82-й эскадрильи, была построена новая гидробаза с бетонированным спуском и маневренной площадкой. После проведения Керченско-Феодосийской десантной операции зимой — весной 1942 г. МБР-2 119-го мрап базировались на временном гидроаэродроме, созданном на озере Тобичик в двадцати пяти километрах южнее Керчи.
МБРы Севастопольской авиагруппы по ночам бомбили передний край немцев, наносили удары по железнодорожной ветке Сарабуз — Симферополь — Бахчисарай. Особое внимание уделялось немецким аэродромам в Саках и Сарабузе, и в первую очередь, базировавшимся на них торпедоносцам и бомбардировщикам, действовавшим на коммуникациях между Севастополем и Новороссийском. МБР-2 работали по этим аэродромам почти постоянно, по ночам, как правило, одиночно или парами, но иногда и большими группами до 20 машин.
В апреле 1942 г. был проведен ряд последовательных ударов морской авиации по аэродрому в Саках. Аэродром в течение всей ночи атаковали группы по 6–8 МБР-2 в каждой, выходившие на цель с разных направлений через неравные интервалы времени. Всего за 12 ночей, по данным разведки, на счет экипажей летающих лодок записали около 20 уничтоженных немецких самолетов при потере одного МБР-2 от зенитного огня. В свою очередь, немцы стремились уничтожить досаждавшие им гидросамолеты, тем более что гидроаэродром в бухте Матюшенко очень скоро оказался под обстрелом их артиллерии. Поэтому к началу июня 1942 г. в составе авиагруппы осталось только 13 машин.
Усиление активности немецкой торпедоносной и бомбардировочной авиации на наших коммуникациях между Севастополем и портами Кавказа потребовало от авиации флота организации прикрытия с воздуха кораблей и судов на переходе. Полное отсутствие в составе ВВС ЧФ тяжелых истребителей привело к тому, что эту задачу пришлось возложить на бомбардировщики ДБ-3, Пе-2, СБ и летающие лодки МБР-2. Если бомбардировщики хотя бы теоретически могли прикрыть свой конвой от немецких атак, то слабо вооруженные «амбарчики» никак не подходили для таких целей. Зачастую экипажам МБР-2 приходилось отбиваться от немцев, полагаясь исключительно на собственную смекалку. Так, 2 августа 1942 г. при отражении налета торпедоносцев Не-111 из 6./KG26 на поврежденный в набеге на Феодосию крейсер «Молотов» и лидер «Минск» экипажу одного из МБР-2, чтобы как-то сбить «Хейнкель» с боевого курса, пришлось пускать в него сигнальные ракеты. Поэтому, чтобы хоть как-то усилить вооружение, на некоторых летающих лодках установили держатели для реактивных снарядов.
МБР-2 участвовали и в отражении наступления немецко-румынских войск на Кавказ. В августе 1942 г., «амбарчики» вместе с такими «новейшими» самолетами, как УТ-16 и И-15 (а других машин просто в этот момент не было), вошли в состав срочно созданной морской авиагруппы Новороссийского оборонительного района. Но несмотря на «антикварную» технику, МАГ НОР сыграла свою роль в одном из драматических эпизодов битвы за Кавказ. В период самых напряженных боев за Новороссийск, с 23 августа по 22 сентября 1942 г., МБР-2 действовали по войскам противника в Гостагаевской, Станичке, Мефодиевской, Крымской, Абинской, Ильинской и занятому немцами аэродрому Анапа. Наибольшее напряжение пришлось на ночь с 5 на 6 сентября 1942 г., когда МБР-2 совместно с УТ-16 выполнили 36 боевых вылетов на бомбардировку немецких войск в районах Южной Озерейки и Глебовки.
Из-за известных событий весны — лета 1942 г., происходивших на южном фланге советско-германского фронта, авиация флота до начала сентября в основном использовалась на сухопутном фронте и для действий по морским целям привлекалась эпизодически. К осени 1942 г. оперативная обстановка на море серьезно изменилась. Немцы весной 1942 г. начали переброску на Черное море соединений ВМС, основную ударную силу которых составили флотилии торпедных катеров и подводных лодок. Кроме них появились итальянские подводники и катерники. Поэтому МБР-2 стали гораздо чаще использоваться по своей «основной специальности» — как морские разведчики и бомбардировщики. В частности, одной из задач летающих лодок стало патрулирование и ежедневная воздушная разведка побережья Кавказа для своевременного обнаружения «шнелльботов» немецкой 1-й флотилии торпедных катеров, с начала августа начавших активные действия против советских каботажных перевозок. Продолжали «амбарчики» наносить удары и по кораблям и судам противника.
В 1942 г. на их счету немецкий сторожевой катер типа «MFK» и плавучий док, потопленные 20 июля при налете 15 МБР-2 и 5 СБ на Мариуполь. В ночь на 22 июля, при налете 15 МБР-2 и МТБ-2, был потоплен сторожевой катер из 17-й немецкой флотилии охраны водного района. 26 сентября 5 ДБ-3 из 5-го минноторпедного полка, 3 СБ из 40-го бомбардировочного полка и 7 МБР-2 из 119-го мрап совместными усилиями потопили у Керчи немецкий пароход «Naunburg».
28 октября 18 МБР-2 из 119-го мрап потопили в бухте Сенной немецкий лихтер JPR54605.
Как уже отмечалось выше, в 1942 г. у МБР-2 появился новый противник — более опасный, чем единственная румынская субмарина, — немецкая 30-я флотилия подводных лодок. В конце 1942 г. немцы стали выходить в боевые походы к кавказскому побережью, что настоятельно потребовало усиления системы противолодочной обороны. Для решения исключительно задач ПЛО были выделены три отдельные эскадрильи МБР-2 — 18-я, 60-я и 82-я, с базированием, соответственно, в Геленджике, Туапсе и озере Палеостоми вблизи Поти. Летающие лодки этих эскадрилий вели противолодочное охранение боевых кораблей и конвоев непосредственно на подходах к военно-морским базам и систематически патрулируя 40-мильную прибрежную полосу. «Амбарчики» в обязательном порядке сопровождали на переходах морем все крупные конвои.
К угрозе, исходившей от немецких лодок, командование флота относилось достаточно серьезно, поэтому МБР-2 вылетали на поиск лодок вплоть до окончания боевых действий на Черном море, однако отсутствие каких-либо технических средств обнаружения, как на Севере, так и Балтике, не позволило достигнуть хоть каких-нибудь серьезных боевых успехов. Несмотря на активные поисковые действия и многочисленные случаи атак подводных лодок, ни одной субмарины потоплено не было.
В 1943 г., с поступлением в ВВС флота новой авиатехники, МБР-2 постепенно стали уходить на вторые роли, постепенно принимая на себя задачи боевого обеспечения. Летающие лодки продолжали вести поиск немецких торпедных катеров, при этом предвечерний поиск «шнелльботов» в 50-мильной зоне района Геленджик — Феодосия был задачей МБР-2 18-й эскадрильи, а «амбарчики» 119-го мрап вели ночной поиск торпедных катеров в Керченском проливе. Эти меры несколько снизили активность противника, так как теперь немецкие торпедные катера, как правило, заблаговременно обнаруживались воздушной разведкой, что позволяло вовремя принимать необходимые контрмеры. Впрочем, бывало, что дело не ограничивалось только одной разведкой. 20 апреля 1943 г. МБР-2 из 119-го мрап при ночном налете на Анапу потопили итальянский торпедный катер MAS574 из 4-й флотилии MAS. 20 мая 1943 г. 10 Ил-2 из 8-го и 47-го штурмовых авиаполков, а также 14 МБР-2 из 119-го мрап атаковали немецкие торпедные катера в 100 милях западнее Туапсе. В результате атаки «шнелльботы» S49 и S72 получили повреждения и имели потери в экипажах.
В 1943 г. черноморцы единственными в морской авиации предприняли попытку использовать имевшиеся на флоте МБР-2ВУ по своему прямому назначению в реальной боевой обстановке. На Балтике от применения телеуправляемых торпедных катеров отказались, поскольку ВВС флота не могли обеспечить прикрытие МБР-2ВУ истребителями. В августе 1941 г. спецаппаратура была демонтирована, катера стали воевать как обычные.
В феврале 1943 г. была предпринята попытка набега на порт Камыш-Бурун с применением радиоуправляемого торпедного катера. Для уничтожения плавсредств противника был выделен ТКА-61 волнового управления, который 22 февраля в сопровождении ТКА-13 и ТКА-91 вышел из Геленджика в набег. Однако утром 23 февраля операцию пришлось свернуть, так как самолет-водитель МБР-2ВУ, вылетевший для наведения ТКА-61, упал и разбился в районе сухопутного аэродрома в Геленджике, экипаж погиб.
Еще одна попытка была предпринята 22 июля 1943 г. Уже упоминавшийся ТКА-61 (ВУ) вышел для атаки порта Анапа в сопровождении ТКА-12 и ТКА-81. После того, как с отрядом встретился самолет-водитель МБР-2ВУ, с ТКА-61 был снят экипаж и управление было передано на самолет. Под огнем немецкой артиллерии самолет вывел катер на цель, но в 300–400 метрах от головы мола ТКА-61 взорвался. Вероятно, он столкнулся с каким-то препятствием, так как команды на взрыв с самолета дано не было.
Последний оставшийся в распоряжении флота радиоуправляемый торпедный катер ТКА-41 был использован 16 декабря 1943 г. в еще одном набеге на порт Камыш-Бурун. Для обеспечения атаки были выделены значительные силы. ТКА-41 (ВУ) и сопровождающие ТКА-81 и ТКА-62 на переходе из Тамани в точку встречи с самолетом-водителем с воздуха прикрывали 5 Як-9 и 8 ЛаГГ-3. Еще пятерка Як-9 была выделена для прикрытия самолета-водителя МБР-2ВУ. Шесть Ил-2 в сопровождении восьмерки Як-9 подавляли береговые батареи немцев. Но и на этот раз успех не был достигнут, так как в полутора милях от косы Камыш-Бурун ТКА-41 (ВУ) взорвался и затонул.
Еще одной задачей МБР-2 стали поисково-спаса-тельные операции. 16 июня 1943 г. летающие лодки вели поиск команды погибшего базового тральщика «Защитник». С 6 по 10 октября 1943 г. МБР-2 вылетали на спасение экипажей лидера «Харьков» и эсминцев «Беспощадный» и «Способный», потопленных немецкими «штуками» 6 октября. Один из матросов «Способного» был подобран МБР через двое суток после гибели корабля.
Во время Крымской операции весной 1944 г. МБР-2 вели поиск сбитых летчиков у берегов Крыма, подбирая их самостоятельно или наводя торпедные катера. 15 апреля 1944 г. пара МБР-2, выполняя поисково-спасательный полет, обнаружила звено наших торпедных катеров, накануне ночью потерявших в тумане ориентировку и оставшихся в результате без топлива. Летающие лодки вывели на них два торпедных катера из Анапы, и после приемки топлива вся группа благополучно вернулась на базу.
Смена заслуженным, но окончательно устаревшим ветеранам в лице «Каталин» появилась только в июне 1944 г., когда с Северного флота было переброшено 8 машин, поступивших на вооружение 18-й отдельной эскадрильи. Но до окончания боевых действий основу парка гидроавиации флота все равно составляли МБР-2, которые нередко действовали вместе с «Каталинами». Так, 21 августа, после массированного удара авиации Черноморского флота по Констанце, четверка PBN-1 из 18-й эскадрильи и три МБР-2 из 60-й эскадрильи под прикрытием истребителей вели поиск экипажей, не вернувшихся на свои аэродромы в предыдущие дни. А в сентябре 1944 г. боевые действия для черноморских МБР-2, как и для всего Черноморского флота, закончились.
Перед Великой Отечественной войной ВВС Тихоокеанского флота имели в своем составе 218 МБР-2 — больше, чем на других флотах. Естественно, что после 22 июня 1941 г. основной поток новой техники шел на действующие флоты, поэтому к лету 1945 г. «амбарчики» оставались основными самолета-ми-разведчиками советской морской авиации на Тихом океане. Несмотря на предпринятые в преддверии войны с Японией меры по усилению Тихоокеанского флота и его морской авиации, на Дальнем Востоке в частях насчитывалось 146 МБР-2 (в том числе такие раритеты, как МБР-2 с аппаратурой волнового управления), и только 70 «Каталин». Они были распределены между тремя полками (117-м и 48-м морскими дальнеразведывательными и 115-м морским разведывательным), а также отдельными эскадрильями (морскими разведывательными и волнового управления).
Кроме флотской авиации, еще 10 МБР-2 составляли 2-й отдельный морской бомбардировочный авиационный пограничный полк Приморского пограничного округа (омбапп), базировавшийся на Камчатке и находившийся в оперативном подчинении 128-й смешанной авиационной дивизии 10-й воздушной армии ВВС КА.
В скоротечной военной кампании на Дальнем Востоке МБР-2 использовались не только и не столько как морские разведчики и самолеты ПЛО (тем более что японцы не вели активных боевых действий на море), а прежде всего как дневные (японские истребители в воздухе были тоже большой редкостью) и ночные бомбардировщики, а также как транспортные самолеты. В дальневосточных условиях с капризной погодой очень кстати оказались меньшие ограничения по погоде МБР-2 и более высокая летная подготовка экипажей разведывательных полков. На Сахалине, например, за все время ведения боевых действий (с 9 августа по 3 сентября 1945 г.) выдалось всего 7 летных и 5 ограниченно летных дней.
Морская авиация ТОФ начала боевые действия через два часа после объявления войны. Первыми «отбомбились» по корейскому порту Юки (ныне Унги) 12 МБР-2 из 115-го омрап, ведомые командиром полка майором И. Нехаевым. Летающие лодки продолжали работать по целям в Юки и ночью 10 августа. При подходе к цели для скрытности и внезапности МБР-2 снижались и ложились на боевой курс на малом газу. Ведущая пара гидросамолетов сбрасывала САБы, освещая город и порт, давая выбрать цель и прицельно отбомбиться ведомой паре. По данным послевоенного обследования порта Юки, аварийно-спасательной службой ТОФ морской авиацией потоплено пять японских судов. Из них летчики 115-го омрап претендуют на потопление одного транспорта 9 августа.