С потерей Херсона и Николаева, выходом немцев к Перекопу, основная группировка авиации Черноморского флота перебазировалась на крымские аэродромы. 14 сентября для действий по немецким войскам, рвавшимся в Крым, была создана Фрайдоровская авиагруппа, в состав которой вошли гидросамолеты 119-го мрап и 82-й омраэ из Донузлава.
Помимо поддержки сухопутных войск, МБР-2 в этот период привлекались и 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 артиллерийского огня.
С выходом немецких войск к Севастополю основные силы ВВС ЧФ перебазировались на Таманский полуостров, а для обороны главной базы была организована 3-я Севастопольская авиагруппа, в состав которой вошли 16-я и 64-я омраэ (26 гидросамолетов МБР-2), базировавшиеся в бухтах Матюшенко и Голландия.
119-й мрап и 82-я омраэ перебазировались в Геленджик, где в сжатые сроки в течение сентября-октября 1941 г., в основном силами личною состава тыла 82-й эскадрильи, была построена новая гидробаза с бетонированным спуском и маневренной площадкой. После проведения Керченско-Феодосийской десантной операции зимой — весной 1942 г. МБР-2 119-го мрап базировались на временном гидроаэродроме, созданном на озере Тобичик в двадцати пяти километрах южнее Керчи.
МБРы Севастопольской авиагруппы по ночам бомбили передний край немцев, наносили удары по железнодорожной ветке Сарабуз — Симферополь — Бахчисарай. Особое внимание уделялось немецким аэродромам в Саках и Сарабузе, и в первую очередь, базировавшимся на них торпедоносцам и бомбардировщикам, действовавшим на коммуникациях между Севастополем и Новороссийском. МБР-2 работали по этим аэродромам почти постоянно, по ночам, как правило, одиночно или парами, но иногда и большими группами до 20 машин.
В апреле 1942 г. был проведен ряд последовательных ударов морской авиации по аэродрому в Саках. Аэродром в течение всей ночи атаковали группы по 6–8 МБР-2 в каждой, выходившие на цель с разных направлений через неравные интервалы времени. Всего за 12 ночей, по данным разведки, на счет экипажей летающих лодок записали около 20 уничтоженных немецких самолетов при потере одного МБР-2 от зенитного огня. В свою очередь, 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.
Усиление активности немецкой торпедоносной и бомбардировочной авиации на наших 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 бомбардировщики ДБ-3, Пе-2, СБ и летающие лодки МБР-2. Если бомбардировщики хотя бы теоретически могли прикрыть свой конвой от немецких атак, то слабо вооруженные «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 в набеге 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. Поэтому, чтобы хоть как-то усилить вооружение, на некоторых летающих лодках установили держатели для реактивных снарядов.
МБР-2 участвовали и в отражении наступления немецко-румынских войск на Кавказ. В августе 1942 г., «амбарчики» вместе с такими «новейшими» самолетами, как УТ-16 и И-15 (а других машин просто в этот момент не было), вошли в состав срочно созданной морской авиагруппы Новороссийского оборонительного района. Но 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 Гостагаевской, Станичке, Мефодиевской, Крымской, Абинской, Ильинской и занятому немцами аэродрому Анапа. Наибольшее напряжение пришлось на ночь с 5 на 6 сентября 1942 г., когда МБР-2 совместно с УТ-16 выполнили 36 боевых вылетов на бомбардировку немецких войск в районах Южной Озерейки и Глебовки.