С выходом немцев к Перекопу основная группировка авиации ЧФ перебазировалась на крымские аэродромы. 14 сентября для действий против рвавшихся на полуостров войск вермахта была создана Фрайдоровская авиагруппа, в которую вошли гидросамолеты 119-го МРАП и 82-й ОМРАЭ, базировавшиеся на озере Донузлав.
Помимо поддержки сухопутных войск, МБР-2 привлекались для прикрытия в море крупных боевых кораблей. Так, 13 сентября пара МБР-2 охраняла вспомогательный крейсер (бывший ледокол) «Микоян» на переходе из Севастополя в Одессу. 19 сентября летающие лодки обеспечивали боевой поход крейсера «Ворошилов» на обстрел позиций немцев в районе Скадовска. МБР-2 в этой рискованной операции (обстрел проводился днем, прикрыть истребителями крейсер и гидросамолеты флот не мог), исполняли роль корректировщиков артогня.
С выходом немецких войск к Севастополю основные силы ВВС ЧФ перебазировались на Таманский полуостров, а для обороны главной базы флота была организована 3-я Севастопольская авиагруппа, в которую вошли также 16-я и 64-я ОМРАЭ (26 МБР-2), базировавшиеся в бухтах Матюшенко и Голландия. Взлетая оттуда, МБРы по ночам бомбили передний край противника, наносили удары по железнодорожной ветке Сарабуз-Симферополь-Бахчисарай. Особое внимание уделялось вражеским аэродромам в Саках и Сарабузе, в первую очередь, базировавшимся на них торпедоносцам и бомбардировщикам, действовавшим на коммуникациях между Севастополем и Новороссийском.
МБР-2 работали по этим аэродромам почти постоянно, как правило, одиночно или парами, но иногда и большими группами до 20 машин. На цель они старались выходить с разных направлений через неравные интервалы времени. В апреле 1942 г. морская авиация нанесла ряд последовательных ударов по аэродрому в Саках. За 12 ночей, по данным разведки, на счет экипажей летающих лодок записали около 20 уничтоженных самолетов, при потере одного МБР-2 от зенитного огня. Немцы стремились уничтожить досаждавшие им гидросамолеты, тем более, что гидроаэродром в бухте Матюшенко очень скоро оказался под обстрелом их артиллерии. Поэтому к началу июня 1942 г. в составе авиагруппы осталось только 13 машин.
119-й МРАП и 82-я ОМРАЭ перебазировались в Геленджик еще в 1941 г., где в сжатые сроки была построена новая гидробаза с бетонированным спуском и маневренной площадкой. После проведения зимой- весной 1942 г. Керченско-Феодосийской десантной операции МБР-2 из 119-го полка базировались на временном гидроаэродроме на озере Тобичик в 25 км южнее Керчи.
Усиление активности немецкой торпедоносной и бомбардировочной авиации на коммуникациях между Севастополем и портами Кавказа потребовало от авиации флота организации прикрытия с воздуха кораблей и судов на переходе. Полное отсутствие в составе ВВС ЧФ тяжелых истребителей привело к тому, что эту задачу пришлось возложить на ДБ-3, Пе-2, СБ и МБР-2. Если бомбардировщики хотя бы теоретически могли прикрыть конвой от немецких атак, то слабовооруженные «амбарчики» никак не подходили для таких целей. Зачастую экипажам МБР-2 приходилось отбиваться от немцев, полагаясь исключительно на собственную смекалку. Так, 2 августа 1942 г. при отражении налета торпедоносцев Не 111 из 6./KG26 на поврежденный во время набега на Феодосию крейсер «Молотов» и лидер «Минск» экипажу одного из МБР-2, чтобы как-то сбить «Хейнкель» с боевого курса, пришлось пускать в него сигнальные ракеты. Усилить стрелковое вооружение МБР-2 не пытались, но некоторые летающие лодки оснастили пусковыми установками для реактивных снарядов.
МБР-2 участвовали и в отражении наступления немецко-румынских войск на Кавказ. Вместе с такими «новейшими» самолетами, как УТ-16 и И-15 (других машин просто в тот момент не было) они вошли в состав срочно созданной морской авиагруппы Новороссийского оборонительного района. Несмотря на «антикварную» технику, МАГ НОР сыграла свою роль в одном из драматических эпизодов битвы за Кавказ. В период самых напряженных боев за Новороссийск, с 23 августа по 22 сентября 1942 г., МБР-2 действовали по войскам противника в районах Гостагаевской, Станичке, Мефодиевской, Крымской, Абинской, Ильинской и занятому немцами аэродрому Анапа. Наибольшее напряжение пришлось на ночь с 5 на 6 сентября, когда МБР-2 совместно сУТ-16 выполнили 36 боевых вылетов на бомбардировку немецких войск в районах Южной Озерейки и Глебовки.
В 1942 г. оперативная обстановка на Черном море серьезно изменялась. Немцы весной начали переброску на этот театр соединений ВМС, основную ударную силу которых составили флотилии торпедных катеров и подводных лодок. Кроме них, появились итальянские подводники и катерники. Поэтому МБР-2 стали гораздо чаще использовать по своей «основной специальности» – как морские разведчики и бомбардировщики. В частности, одной из задач летающих лодок стало патрулирование и ежедневная воздушная разведка побережья Кавказа для своевременного обнаружения «шнелльботов» немецкой 1-й флотилии торпедных катеров, с начала августа начавших активные действия против советских каботажных перевозок.