Поставки первой партии из 54 OS2U-1 были осуществлены в период с мая по декабрь 1940 г. Из этой партии 49 машин получили поплавки, а пять — неубирающееся колесное шасси. Последние применялись с береговых аэродромов, главным образом в учебных целях.

Ещё до начала поставок первой партии, в декабре 1939 г., ВМС заказали 158 самолетов OS2U-2. На этой модификации внедрили ряд мер, направленных на повышение боевой живучести. В частности, топливные баки были протектированы и получили систему заполнения углекислым газом для снижения вероятности взрыва при простреле. Экипаж был защищен броней общей массой 63,5 кг. Кроме того, в крыле смонтировали дополнительные топливные баки, увеличив запас топлива по сравнению с OS2U-1 на 60%. Двигатель, хотя и новой модификации — R-985-50, имел ту же мощность, 450 л.с. В сочетании с неизбежностью увеличения массы вследствие внесенных изменений это привело к падению максимальной скорости более чем на 10 км/ч. Но такое снижение было признано вполне адекватной платой за возрастание живучести и увеличение дальности полета.

В соответствии с контрактом, 45 OS2U-2 поставлялись в поплавковом варианте (23 с поплавками «Воута» и 22 — «Эдо»), а остальные — на колесном шасси. Кроме того, фирме «Эдо» заказали 70 дополнительных комплектов поплавков для переоборудования колесных самолетов в случае необходимости.

На рубеже 1940 и 1941 гг. ВМС заказали «Воуту» ещё одну партию разведчиков, на этот раз значительно большую — 658 машин (из них 531 с колесным шасси). Самолеты этого заказа получили обозначение OS2U-3. На них вновь поменяли двигатель, установив R-985-AN2, но мощность осталась прежней. Кроме того, усилили бронирование кабины экипажа и предусмотрели возможность установки фотопулемета «Фэрчайлд». Первый OS2U-3 был облетан 17 мая 1941 г., а уже шесть дней спустя его передали заказчику. В течение 1941 г. были сделаны два дополнительных заказа — сначала на 17 самолетов, а затем ещё на 300. Причем последний контракт поначалу был отменен, но после нападения Японии на Пёрл-Харбор самолеты перезаказали. Эти машины вновь поменяли двигатель (R-985-AN8), но сохранили обозначение OS2U-3.

Начало войны привело к существенному возрастанию потребности в боевых самолетах. Касалось это и уже успевших себя неплохо зарекомендовать «Кингфишеров». Но производственные мощность концерна «Воут-Сикорский» были нужны для выпуска истребителей F4U-1 «Корсар». Поэтому производство разведчиков передали на предприятие «Нэйвел Эйкрафт Фэктори». Здесь внедрили в производство модификацию OS2N-1, практически ничем не отличающуюся от OS2U-3. Первая такая машина вышла на испытания 9 марта 1942 г., а выпуск всей заказанной партии в 300 единиц занял менее года. Кроме того, в Филадельфии собрали 31 «сверхплановый» OS2U-3 из деталей и узлов, переданных с «Воута» после завершения там выпуска «Кингфишеров». Таким образом, общий объем производства этого самолета разведчика составил (с учетом прототипа) 1519 единиц.

Ряд «Кингфишеров» применялись в различных испытательных программах. В частности, в 1941 г. первый серийный самолет был сдан в аренду фирме «Нортроп» для испытаний т.н. «закрылков Запа» (по имени их изобретателя Эдварда Запа) в рамках программы разработки ночного истребителя Р-61 «Блэк Уидоу». В 1942 г. подобным образом переоборудовали ещё два серийных OS2U-2, получивших обозначение XOS2U- 4. Их использовали в испытательных программах вплоть до 1946 г. Один OS2U-1 в 1942 г. передали Военно-морской лаборатории авиационной медицины, где использовали для исследований влияния на организм пилота перегрузок при пикировании. Увы, 5 ноября 1942 г. машина была разбита, похоронив летчика, — пилот не смог вывести её из пикирования. После окончания Второй мировой войны несколько «Кингфишеров» применялись для испытаний ракетных стартовых ускорителей RATO.

Своего рода «побочной ветвью» в развитии «Кингфишера» стал самолет XS02U-1. Дело в том, что разведчик фирмы «Воут» изначально разрабатывался для линкоров, а для крейсеров требовалась машина со складывающимся крылом. Конкурс на такой аппарат был объявлен в 1938 г. Заказчик предписал также использование двигателя «Рэнджер» XV-770 — 12- цилиндрового двухрядного мотора воздушного охлаждения мощностью 450 л.с. Предусматривалось применение сменного поплавкового/колесного шасси.

Конкурентом XS02U-1 (фирменный индекс «модель 403») был весьма похожий на него моноплан «Кертисс» XS03C-1 «Симью». Испытания прототипа XS02U-1 на колесном шасси начались в июле 1939 г., а в декабре самолет впервые взлетел на поплавках. В ходе испытаний выявились проблемы с силовой установкой, вызванные недостаточным охлаждением двигателя. Первоначально примененный мотор XV-770-4 пришлось заменить на XV-770-6 с доработанным маслорадиатором. В таком варианте XS02U-1 показал весьма неплохие летные данные: максимальная скорость составляла 306 км/ч, посадочная — 88,5 км/ч. Но ввиду загруженности предприятий «Воут-Сикорский» заказ был отдан конкуренту. Прототип XS02U-1 до середины 1944 г. использовался для испытаний двигателя «Рэнджер» в рамках программ разработки легкого истребителя-перехватчика «Белл» ХР-77 и поплавкового разведчика «Эдо» XOSE-1.

Помимо фирмы «Воут» 300 самолетов «Кингфишер» под обозначением OS2N-1 построило предприятие «Нэйвел Эйркрафт Фэктори»

Прототип корабельного самолета-разведчика XS02U-1

Как и предполагалось заданием, в первую очередь «Кингфишеры» поступили на вооружение эскадрилий, предназначенных для действий с линейных кораблей. Первыми новые самолеты получила эскадрилья VO-4 и линкор «Колорадо» (ВВ- 45). В общем же, подавляющее большинство машин OS2U-1 поступили в пять наблюдательных эскадрилий. Каждая из них по штату имела девять самолетов и обслуживала три линкора (см. таблицу).

Большинство самолетов следующей модификации — OS2U-2, на борт линкоров так и не попало. Достоверно известно лишь то, что три таких самолета получил ЛК «Норт Кэролайн» (ВВ- 55), возможно, что такие самолеты служили на «Вашингтоне» (ВВ-56). Машины OS2U-2 поступали, главным образом, в разведывательные эскадрильи берегового базирования, созданные для прибрежного патрулирования. В общей сложности, флот сформировал 30 таких эскадрилий (часть из них — уже после вступления США в войну), подчиненных комендантам военно-морских районов (BMP). Это нашло отражение и в нумерации таких частей: например, VS-1D1 обозначало 1-ю разведывательную АЭ 1-го BMP[* В 1943 г. эти эскадрильи получили новые номера без привязки к номеру BMP — с VS-31 до VS-63 (исключая VS-41 и -42).]. В частности, в 1-м BMP сформировали три АЭ, базировавшиеся в штатах Массачусетс и Род- Айленд, в 3-м — одну (Нью-Йорк), 4-м и 5-м — по две (соответственно, Нью-Джерси и Виргиния), 7-м — три (Флорида), 10-м — четыре (две в Пуэрто-Рико, по одной в Гуантанамо и на Тринидаде). 13 эскадрилий были приписаны к базам Тихоокеанского побережья и две находились в зоне Панамского канала. В эскадрильях BMP «Кингфишеры» иногда эксплуатировались с самолетами других типов, — прежде всего — амфибиями «Грумман» J2F «Дак». К прибрежному патрулированию привлекалась и эскадрилья морской пехоты VMS-3, получившая самолеты модификации OS2N-1. Кроме того, часть OS2U- 2 поступила в учебные эскадрильи на авиабазах Джексонвилл, Пенсакола и Корпус-Кристи.