На Западном фронте в ходе битвы под Москвой У-2-бомбардировщики начали применяться едва ли не вслед за одесситами. Самолеты поступали в строевые части из авиашкол, аэроклубов, ГВФ. Уже 6 октября эскадрилья Егорьевской авиашколы бомбила немцев, ворвавшихся на улицы Юхноваю. Чуть позднее У-2 стали применять 31-я САД, 1-й ночной БАП, 615-й ночной ближнебомбардировочный АП и др. части и соединения. Как правило, машины перед отправкой на фронт оснащали четырьмя подкрыльевыми балками для 25-кг бомб. Однако в боевых частях У-2 проходили различные доработки для усиления их ударного потенциала. Так, в 31-й дивизии для подвески на поликар-повский биплан были приспособлены бомбокассеты от Ил-2.
Приборные доски передней и задней кабин учебного варианта У-2
Приборные доски передней и задней кабин бомбардировщика У-2ЛНБ
Сиденье летчика и левый борт кабины штурмана У-2ЛНБ
Шасси У-2
18 ноября 1941 г на Западном фронте на основе первого боевого опыта был издан один из первых руководящих документов по боевому применению У-2, в котором, в частности, рекомендовалось использовать самолет для поражения войск и объектов непосредственно на переднем крае. С наступлением холодов экипажи «небесных тихоходов» стали получать задания на уничтожение зимних укрытий, что должно было изнурять противника. В самом деле, с «генералом морозом» сильно не повоюешь, не отдохнув хотя бы несколько часов в тепле!
У-2 активно применяли и в ходе контрнаступления советских войск под Москвой. Так, 9 декабря 1941 г. семь полков ночных бомбардировщиков У-2 и Р-5 получили задание нанести удар по скоплению войск вермахта в районе г. Клин. Из-за отвратительной погоды (сильный снегопад, обледенение) почти все самолеты сбились с курса, а на цель вышли всего несколько машин 702-го НБАП. Тем не менее, они смогли обеспечить успех атаки советских войск. Сложные метеоусловия приковали к земле истребители люфтваффе, что дало возможность опытным экипажам У-2 летать не только ночью, но и днем. Например, на тульском направлении они работали на высоте 25-50 м при видимости 500-600 м. Плохая погода позволила использовать У-2 и для штурмовки отходивших вражеских колонн. Во время таких атак применялась вся гамма вооружений самолета: от мелких авиабомб и ручных гранат до пулемета в кабине штурмана.
На Калининском фронте действовали 8 ночных бомбардировочных полков, вооруженных У-2. Завершающая фаза наступления на этом фронте оказалась неудачной: в окружение под Вязьмой попали части 29-й и 39-й армий, а также 11-го кавалерийского и 4-го воздушно-десантного корпусов. Для снабжения этой группировки были привлечены шесть авиаполков, в т.ч. на У-2, а также 357-я связная эскадрилья штаба ВВС фронта и отдельная транспортная авиагруппа.
Почти одновременно с одесситами У-2 в качестве ночных бомбардировщиков начали применять ВВС Южного фронта. Переоборудованными в 131-й и 140-й авиамастерских самолетами вооружили 35-ю отдельную эскадрилью. Проверка боем состоялась 25 августа 1941 г.. когда был нанесен удар по боевым порядкам противника в районе Каховки. Цель находилась на удалении около 70 км от аэродрома базирования. Бомбометание осуществлялось «на глазок», однако авиаторам удалось добиться вполне пристойной точности попаданий.
У-2 мл. л-та А.Воронина авиации Балтфлота после вынужденной посадки на финской территории. 18 октября 1941 г.
Брошенный и, вероятно, подожженный собственным экипажем У-2. Зима 1941 г.
У-2СП, предположительно принадлежавший Киевской АГОН
Летне-осенняя кампания 1942 г. началась 12 мая неудачной наступательной Харьковской операцией, предпринятой войсками Юго-Западного и Южного фронтов. Авиация ЮЗФ накануне этих событий на треть состояла из У-2, которые были собраны в двух полках (42 машины). На Южный фронт уже в ходе сражения Ставка передала свежесформированный 588-й ночной легкобомбардировочный АП (будущий 46-й гвардейский), в котором служили только женщины. Существует расхожее мнение, что на «кукурузниках» сражались исключительно Представительницы слабого пола, и этот полк так и остался единственной чисто женской авиачастью на У-2. Правда, женщины летали в ряде отдельных звеньев и эскадрилий на связных и санитарных машинах.
Первые боевые вылеты в истории 588-го НЛБАП состоялись 8 июля 1942 г. Тогда на бомбежку вражеских войск у реки Миус вылетели три экипажа во главе с комполка ст. л-том Е.Бершанской. Задание было выполнено, однако не вернулись из полета комэск Л.Ольховская и ее штурман В.Тарасова. До 5 августа летчицы полка совершили 711 ночных вылетов, в результате которых были уничтожены две переправы, ряд прожекторных и зенитных установок, на объектах противника отмечены 58 пожаров и 16 сильных взрывов.
В ходе обороны Севастополя в качестве ночных бомбардировщиков использовали бывшие аэроклубовские самолеты У-2, УТ-1 и УТ-2. По указанию военкома 3-й особой АГ (ранее - 2-й авиабригады) ВВС ЧФ полкового комиссара Б.Е.Михайлова машины были оснащены подвесными кассетами для мелких бомб. Первый вылет на переоборудованном У-2 совершил сам Михайлов. Боевая работа легкомоторных бомбардировщиков велась каждую ночь вплоть до падения черноморской крепости в конце июня 1942 г. Иногда «от заката до рассвета» летчики успевали совершить по 7 вылетов. После сдачи Севастополя уцелевшие «кукурузники» и «утята» перелетели на Кавказ.