Самым загадочным оставались пожары на двигателях. Устранить их помог механик, зайцем проникший на борт и наблюдавший за всем происходящим в полете. Причина заключалась в неудачном расположении дренажных трубок карбюраторов. По словам Молодчего, стоило лишь удлинить эти трубки, выведя их за пределы капотов, как пары бензина перестали скапливаться в подкапотном пространстве, и возгорания прекратились.
10 августа, когда 28 Ер-2 перелетели из Воронежа на аэродром г. Пушкина под Ленинградом, начался отсчет боевых будней. Вечером этого же дня, вслед за ТБ-7 стали отправляться на Берлин и Ер-2. По приказу П. Ф. Жигарева первые перегруженные машины поднимали с грунтовой взлетно-посадочной полосы опытные пилоты: заместитель командира 420-го дбап А. Г. Степанов, заместитель командира эскадрильи лейтенант В. М. Малинин и командир звена лейтенант Б. А. Кубышко. Четвертым рулил младший по званию и опыту летчик А. И. Молодчий. Его самолет оторвался от земли на самом краю аэродрома, и преждевременно увеличенный взлетный угол привел к потере скорости. Бомбардировщик, коснувшись земли, угодил колесами в дренажную канаву. После этого старт остальных Ер-2 прекратили.
До Берлина долетели, видимо, три машины, а домой вернулся только экипаж летчика В. М. Малинина. Самолет Степанова взорвался над целью, а экипаж пропал без вести, Ер-2 Кубышко был сбит своими же истребителями.
В начале июля 1941 г. начал формироваться еще один полк — 421-й дбап, также из 28 Ер-2. В конце августа его ввели в состав 81-й авиадивизии. В начале войны полк действовал с аэродрома, расположенного под Владимиром.
С наступлением осени остро встал вопрос о подготовке самолетов для боевых действий зимой. В связи с этим командир дивизии А. Е. Голованов, сменивший на этом посту М. В. Водопьянова, в письме наркому Шахурину потребовал поручить заводу № 240 подготовить и установить на Ер-2, находившихся в обоих авиаполках, 100 комплектов антиобледенителей на винты и 50 комплектов на крылья и стабилизаторы. Предлагалось также разработать форточки для фонарей кабин пилота и штурмана, лыжи, в том числе и взлетные. Там же отмечалось, что «после трех боевых вылетов… на Ер-2 обнаружена настолько сильная коррозия труб водяной системы, что на одном самолете во время боевого полета отвалилась труба, идущая от радиатора к мотору».
На 30 сентября 420-й полк насчитывал 21 исправный Ер-2. Самолеты отличались неплохой живучестью. Однажды, попав под обстрел, загорелся один из моторов на машине Молодчего. Вернулись домой фактически на одном моторе, а когда приземлились, обнаружили две дыры в кабине стрелков и множество мелких пробоин, в том числе и в бензобаках, не хватало одной шайбы вертикального оперения, а колеса оказались разбитыми. Можно сказать, прилетели на честном слове.
В начальный период войны оба полка работали не столько по дальним, сколько по ближним целям. Это диктовала обстановка, сложившаяся на фронтах. Из-за больших потерь Ер-2 экипажи 420-го дбап, в том числе и Молодчего, первым в полку удостоившегося звания Героя Советского Союза, в декабре 1941 г. пересели на Ил-4. Но Ер-2 421-го дбап подполковника А. Г. Гусева продолжали воевать. Этой же осенью, после реорганизации 81-й дивизии, полк Ер-2, провоевавший до конца 1943 г., переименовали в 747-й дбап и перебазировали в Иваново, а весной 1942 г. — в подмосковное Кратово на аэродром ЛИИ.
14 марта 1942 г. командир 747-го дбап подполковник Гусев и военком старший батальонный комиссар Кошелев в письме Ермолаеву сообщали: «За шесть месяцев боевой работы полка на самолетах «Ер-2» совершено около 500 боевых вылетов днем и ночью с налетом 2000 часов и успешным решением разнообразных боевых задач, включительно до полетов на радиус (11–12 час.).
Весь летный состав боевых экипажей единодушно оценивает высокие летно-тактические качества самолета «Ер-2» как дальнего бомбардировщика. Наряду с этим в процессе боевого использования самолета выявлена необходимость производства по самолету некоторых второстепенных работ, указанных на совещании летного состава… Основным недостатком… «Ер-2» на сегодня является тяжелый старт (длинный разбег), особенно тяжело это сказывалось при взлетах с аэродромов без бетонных дорожек на размякшем или снеговом насте, т. е. в действительных боевых условиях. Это, пожалуй, единственная серьезная претензия к самолету, которую и необходимо решить за счет увеличения мощности моторов и диаметра винтов.