4 КОР-2, прибывшие на Черноморский флот поначалу были сведены в отдельное корректировочное звено с базированием в районе Туапсе. Осенью, после того как материальная часть была окончательно освоена экипажами, четверка вошла в состав 60-й эскадрильи и перелетела в Поти. Вместе с десятком МБР-2 они использовались в качестве самолётов обороны военно-морской базы, вели поиск подводных лодок и плавучих мин. Неоднократно происходили встречи с немецкими самолётами BV 138 и Do 24, базирующимися в бухтах Севастополя и осуществляющих дальнюю разведку. Увидев КОР-2 впервые, немецкие лётчики были весьма заинтригованы и пытались атаковать. По воспоминаниям пилота КОР-2 Александра Ефремова было до десятка воздушных боёв с немецкими морскими разведчиками, однако без серьёзных последствий.
Имеются сообщения экипажей КОР-2 об обнаружении вражеских подводных лодок. 30 июня 1942 г. 2 КОР-2, патрулируя район военно-морской базы Поти, обнаружили след перископа и сбросили 4 противолодочных бомбы ПЛАБ-100. Отмечались подобные случаи и позднее, однако о боевых успехах не сообщалось.
К 1944 г. из 7 поставленных на Черное море КОР-2 в строю оставались 3 экземпляра в составе 82-й эскадрильи. Именно в этом году началось восстановление катапульт и возвращение корабельных разведчиков на корабли.
В отношении КОР-2 имелся и достаточно необычный проект их использования. В 1944 г. в конструкторском бюро Наркомата судостроения был разработан проект переоборудования крейсера «Красный Крым» (бывший «Профинтерн»)в специализированный корабль для базирования 12 КОР-2. Предполагалось оборудовать две катапульты с двумя установленными в предстартовое положение КОР-2, ещё 10 самолётов должны были размещаться со сложенными крыльями. По расчетам, на старт всех 12-ти требовались 1–1,5 часа, на подъём на борт — 4 часа. Впрочем, идея оказалась не слишком привлекательной и от её реализации отказались.
Ещё в 1943 г. было принято решение о срочном вооружении крейсеров «Молотов» и «Ворошилов» летающими лодками Бе-4 и истребителями (поначалу предполагался Як-9). Началась модернизация катапульт и изготовление новых стартовых тележек. На крейсере «Молотов» катапульту сдали в эксплуатацию в конце 1944 г., на «Ворошилове» в 1945 г.
1 июня 1944 г. Народный комиссар Военно- морского флота Советского Союза приказал сформировать на Черноморском флоте 24-ю отдельную эскадрилью корабельной авиации (24-я оаэ). Помимо КОР-2 в неё вошли 10 истребителей «Спитфайр» MK.VB в разной степени исправности со следующими серийными номерами: №№ ВМ-185, ВМ-450, ВМ-771, ЕР-185, ЕР-256, ЕР-307, ЕР-358, ЕР-400, ЕР-502, ЕР-758. Самолёты базировались на сухопутном аэродроме Альма-Токмак в 30 км от Севастополя. Известно, что эксплуатация осуществлялась в течение двух лет, за это время три самолёта вышли из строя по причине аварий.
В 1946 г. по крайней мере один «Спитфайр» использовался совместно с КОР-2 для стартов с катапульты крейсера «Молотов». За проведение удачных испытаний лётчики: ст. л-нт В.Ф. Соколов, ст. л-нт А.А. Пилюк и мл. л-нт И.И. Шевченко были награждены командованием флота часами «Лонжин».
В июле 1945 г. в составе 24-й оаэ насчитывалось 8 КОР-2.
Дальнейшая судьба этого типа на Черноморском флоте не прослеживается. Очевидно, они использовались до полного износа материальной части.
На Балтийский флот авиазавод в Красноярске начал поставлять КОР-2 начиная с 1944 г. Всего сюда поступило 12 экземпляров, которые вошли в состав 29-й отдельной разведывательной эскадрильи. В начале 1945 г. здесь числилось 10 самолётов КОР-2 (Бе-4): №№ 4770205, 4770302, 4770305, 4770303, 4770405, 4770301, 4770401, 4770403,4770404,4770402,4770205. По состоянию на 9 мая в строю оставалось 9 экземпляров. КОР-2, заводской № 4770303, хвостовой номер «3», выпущенный в марте 1944 г. налетал 35 часов. Пилотируемый командиром 17-й оаэ, майором И.Г. Мирошниченко, самолёт потерпел аварию 13 апреля 1945 г. При совершении грубой посадки на озере Киш этот КОР-2 выполнил 2 «барса» (то есть взмывания), ударился о воду и начал тонуть. Самолёт пришлось списать.
Использование «КОРов» на Балтике было эпизодическим, в основном осуществлялись вылеты на разведку побережья и для спасения лётчиков со сбитых самолётов.
22 июля 1944 г. после нанесения удара по немецким кораблям в Балтийском море самолёт Ил-2 из состава 8-го Гвардейского штурмового авиаполка 11-й штурмовой авиадивизии по причине остановки двигателя совершил вынужденную посадку в Финском заливе. Самолёт быстро затонул, пилот Кузнецов и стрелок Стрижак перебрались в спасательную лодку. Короткое время спустя их атаковала пара ФВ-190, которую отогнали Ла-5. Чуть позже они навели на терпящих бедствие лётчиков, вылетевший с аэродрома Гора Валдай КОР-2. Майор Апарин удачно приводнился и вывез лётчиков.
На Тихоокеанский флот до 1 января 1945 г. поступило 4 самолёта КОР-2. Два из них постройки завода № 288 (№ 28808 и № 28809) поступили в 1942 г. и два — постройки завода № 477 (№ 4770201 и № 4770203) 3*. В первой половине 1945 г. три КОР-2 были приписаны к корабельному звену крейсера «Каганович» и один (№ 28809) числился в 46 авиамастерских. Известно, что в период 1945-46 гг. самолёты использовались с корабельной катапульты крейсера «Каганович»
