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.
