Из всех атак МБР-2 подводных лодок противника на Балтике успешной можно признать только одну. 9 июля пара МБР-2 из 81-й омраэ, западнее о. Бенгтшер (13 миль юго-западнее Ханко), обнаружила вражескую субмарину. Атака с высоты 300 м оказалась для подводников совершенно внезапной. Самолеты сбросили по четыре бомбы ФАБ-50, и, хотя прямых попаданий не было, несколько бомб разорвались вблизи борта лодки. Субмарина находилась на поверхности еще полторы минуты, но бомб для повторной атаки на самолетах уже не было. Барражируя в течение получаса над местом погружения, экипажи летающих лодок наблюдали постепенно увеличивавшееся в размерах масляное пятно. Вероятно, была повреждена немецкая подводная лодка U-149. Несмотря на очень скромные успехи в роли противолодочных самолетов, само присутствие МБР-2 стесняло действия подводных лодок противника. Даже в тех случаях, когда самолет не обнаруживал лодку, а на лодке обнаруживали патрулирующие самолеты, она отказывалась от атаки.
После перелета 81-й эскадрильи с Ханко на о. Эзель на прежнем месте базирования осталось одно звено МБР-2. Эти три машины использовались при обороне Ханко как бомбардировщики, срывая попытки финнов высадиться на островах архипелага. Последний МБР-2 перелетел из Ханко в Ленинград 29 октября.
Подводя итоги боевого применения в 1941 г. на Балтике, надо отметить, что за два первых военных месяца (июль-август) авиация КБФ потеряла около двух третей МБР-2. Если в войну флот вступил, имея 151 машину, то на начало сентября 1941 г. в боевом составе авиации флота их осталось всего 56. Только 15-й мрап к концу 1941 г. потерял 40 экипажей и 75 МБР-2 (в основном в воздушных боях). Полное несоответствие МБР-2 требованиям, предъявляемым к морскому разведчику, привело к тому, что его карьера в этом качестве закончилась в первые же месяцы войны. Но как ночной бомбардировщик летающая лодка имела куда больший успех.
С началом войны аэродромы противника были предметом особого внимания для балтийских морских летчиков. Для работы по немецким аэродромам, особенно в 1941–1942 гг., привлекались все рода флотской авиации. Начиная с июля, по аэродромам стали действовать в качестве ночных бомбардировщиков и МБР-2. Первый налет «амбарчиков» состоялся в ночь на 24 июля 1941 г. по аэродрому Выскотка. В дальнейшем гидросамолеты систематически по ночам бомбили прифронтовые аэродромы немцев в Северской, Котлах, Выскотке, Гдове, Лысино, Смуравьево и Раквере.
В первые месяцы войны МБР-2 выполняли удары, как правило, в составе звена или пары, сбрасывая бомбы серией по 4–6 бомб (фугасные ФАБ-50 или ФАБ-100, и осколочные АО-15 и АО-25), на летное поле или на стоянки (если было известно их расположение). В дальнейшем тактика действий изменилась. Теперь бомбардировочные удары по аэродромам выполнялись в течение всей ночи одиночными самолетами с интервалами в 15–30 минут. Такие удары не только изматывали немцев, но нередко приводили к чувствительным потерям. Так, ночью на 30 сентября
1942 г. четыре МБР-2 по очереди сбросили на немецкий аэродром в Красногвардейске (Гатчина) 20 ФАБ-100 и 15 АО-15. Согласно донесениям противника, в результате этой бомбежки были уничтожены два пикирующих бомбардировщика Ju-87 и поврежден истребитель BM09G-2. Обе «штуки» входили в состав 7./StG1, «мессер» — в Stab JG77.
Вообще, следует отметить, что именно МБР-2 поработали по аэродромам противника значительно больше других машин. Всего за войну ВВС КБФ выполнили по аэродромам противника 1534 самолета-вылета. Из них на МБР-2 приходится 678, больше всего в авиации флота. Находящиеся на втором месте истребители выполнили только 375 самолето-вылетов.
Кроме того, в течение всей блокады Ленинграда МБР-2 действовали по ночам на немецких прифронтовых коммуникациях, наносили удары по железнодорожным станциям и эшелонам. Основными районами действий летающих лодок были Петергоф, Стрельна, Урицк, Ропша, Гатчина, Синявино, железнодорожные станции Луга, Нарва, Волосово, Кингисепп. Нередко результат от атак был весьма эффектным, как 9 февраля 1943 г., когда в результате бомбежки станции Нарва семеркой МБР-2 на воздух взлетели три вагона с боеприпасами для береговой артиллерии.
Еще одной задачей летающих лодок стало участие в борьбе с дальнобойной артиллерией немцев, обстреливавшей город. Ночью МБР-2 патрулировали над огневыми позициями дальнобойных батарей, сбрасывая свои бомбы на вспышки выстрелов. Однако тут эффект от действий «амбарчиков» был невелик, поскольку орудия были защищены земляными валами, и для их уничтожения требовалось положить бомбу прямо в орудийный дворик, что ночью было очень сложной задачей.
С января 1942 г. МБР-2 стали использоваться и в качестве военно-транспортного самолета. В начале января 1942 г. сводный отряд морской пехоты занял острова Гогланд и Большой Тютерс, ранее оставленные нашими частями. Гарнизоны островов нужно было снабжать всем необходимым, несмотря на организованную финнами блокаду. Поэтому доставкой снабжения и занялись МБР-2. Во-первых, из-за своей «всепогодности», а во-вторых, потому что других самолетов в распоряжении флота просто не было. Один МБР в такой полет брал от 300 до 450 кг различных грузов. В зависимости от погоды вылетало от одной до 5–6 машин. Иногда МБР-2 садились на островах, но чаще грузы сбрасывались либо на парашютах, либо с бреющего полета. Летающие лодки поддерживали «воздушный мост» с Гогландом вплоть до его вторичной потери 27 марта 1942 г. Последний транспортный полет на остров четверка МБР-2 совершила 28 марта. Не зная, что он оставлен, экипажи сбросили двух парашютистов и 1600 кг грузов для восстановления связи. В апреле МБР продолжали летать на Гогланд уже на бомбежку финнов, а «воздушный мост» теперь заканчивался на острове Лавенсари.
Вследствие боевых и эксплуатационных потерь число МБР-2 в частях неуклонно сокращалось. К началу 1943 г. авиация флота насчитывала всего несколько десятков летающих лодок. Уже весной 1943 г. 15-й мрап при переформировании в 15-й отдельный разведывательный авиационный полк сменил свои МБР-2 на Пе-2, «Бостоны» и Як-9. На остававшиеся в строю «амбарчики» стали возлагаться в основном задачи боевого обеспечения.
Летом — осенью 1943 г. МБР-2 приняли участие в атаках авиации КБФ на немецкие и финские дозорные корабли в районах противолодочных позиций противника в Финском заливе. 21 августа 1943 г. в результате налета четверки штурмовиков Ил-2 из 7-го гвардейского штурмового авиаполка и семи МБР-2 из 58-й омраэ у о. Соммерс в Финском заливе были потоплены немецкие катера-заградители КМ6 и КМЗО. Еще один катер-заградитель КМ28 был поврежден, сел на грунт и впоследствии не восстанавливался. Потери немцев составили 6 убитых и 10 раненых. 14 сентября 1943 г. МБР-2 из состава 58-й омраэ в Финском заливе потопили немецкую тяжелую плавучую артиллерийскую батарею SAT27 «West».
Эти успехи стали завершающими аккордами в боевой карьере «амбарчиков» на Балтике. К 1944 г. активное применение МБР-2 ВВС КБФ закончилось. В августе 1944 г. в составе авиации Балтийского флота появились первые «Каталины».
В составе Черноморского флота к началу войны находилось 139 МБР-2. Летающие лодки входили в состав 119-го морского разведывательного авиационного полка (мрап) и 16-й, 45-й, 60-й, 80-й, 82-й, 83-й отдельных морских разведывательных авиационных эскадрилий (омраэ). Помимо флотской авиации, МБР-2 имела 7-я морская разведывательная авиационная эскадрилья пограничных войск НКВД, базировавшаяся на Хаджибейский лиман под Одессой.
Первой боевой задачей МБР-2 Черноморского флота в начавшейся войне стало обеспечение минных постановок на подходах к главной базе флота и основным портам, проводившихся 23–27 июня 1941 г. Кроме этого, летающие лодки начали вести воздушную разведку в западной части Черного моря. С начала июля до сентября 1941 г. одним из направлений приложения усилий авиации флота стало судоходство противника в дельте Дуная, где действовали МБР-2 из состава 119-го мрап и 82-й омраэ. На счету летчиков 119-го полка повреждение румынских речных пароходов «Izmail» и «Principal Karl», атакованных 9 июля
