На протяжении 1937/38 годов новые самолеты получили эскадрильи VP-7 и VP-9, базировавшиеся в Сан-Диего, VP-4 и VP-18 в Перл-Харборе, VP-5 в Коко Соло и недавно сформированная в Сиэтле VP-16. VP-4 и VP-5 перегоняли свои PBY-3 из Сан-Диего к месту базирования пользуясь уже отработанными маршрутами.
К 7 декабря 1941 года, когда Соединенные Штаты вступили во Вторую Мировую войну, PBY-3 оставались на вооружении патрульных эскадрилий VP-21 и VP-22 в Перл-Харборе и VP-32 в Коко Соло. Шесть машин VP-22 и три VP-21 были уничтожены во время внезапной японской атаки. Последний патрульный PBY-3 из VP-32 был снят с вооружения 11 марта 1943 года. Как и их предшественники, «тройки» доживали свой век в учебных эскадрильях и последнюю из них списали 31 мая 1945 года.
PBY-3 был оснащен новыми моторами Пратт Уитни R-1830-66 с карбюраторами другой конструкции, что потребовало перенести их воздухозаборники с нижней поверхности мотогондолы на верхнюю.
PBY-2
PBY-3
Летающая лодка PBY-4
Согласно контракту подписанному 18 декабря 1937 года было заказано 33 патрульных летающих лодки PBY-4 – наименьшее количество среди всех модификаций PBY. За исключением последних четырех самолетов, послуживших прототипами для следующей модификации PBY-5, эти машины были очень близки по конструкции к PBY-3. На них устанавливали моторы Пратт Уитни R-1830-72, развивавшие взлетную мощность 1050 л.с. и 900 л.с. на высоте 3650 м, что обеспечивало машине скорость 317 км/ч. Втулки винтов были закрыты коками – характерная отличительная черта «четверок».
Последние три самолета этой модификации, BuNo 1241, 1242 и 1243, получили блистеры на бортовых стрелковых установках, которые в дальнейшем стали «фирменным знаком» «Каталины». В дополнение к блистерам BuNo 1241 был оснащен новыми вертикальным оперением и гондолами двигателей, в дальнейшем также использовавшимися на «Каталинах».
PBY-3 из VP-7 готовят к выкатке на берег. Цвет полос на руле определить невозможно. Номер самолета нанесен на верхнюю поверхность обеих консолей крыла. Шеврон на центроплане цвета True Blue, что указывает на принадлежность машины к третьему звену, в которое входили летающие лодки с бортовыми номерами 7, 8 и 9.
Самолет с бортовым номером 5 из VP-9 в Сэндс Пойнт, 1938 год. Хорошо видны воздухозаборники карбюраторов на верхней поверхности мотогондол. Через открытый сдвижной люк видно крепление пулемета правой бортовой стрелковой точки.
VP-9 перегнала свои PBY-3 на озеро Вашингтон в Сиэтле, которое она использовала в качестве передовой базы в ходе учений, август 1938 года. На заднем плане видно еще несколько летающих лодок.
13-P-I5 из VP-13 со стандартными для PBY-4 противообледенителями. Коки винтов были характерной отличительной чертой «четверок».
PBY-3
PBY-4
Еще один PBY-4 из состава VP-13. Самолет несет необычно крупные бортовые номера.
Первую машину новой модификации поставили VP-1 в Сан-Диего в середине 1938 года, и к нюню 1939 года в составе этой эскадрильи было 15 таких самолетов. VP-1, входившая в состав базировавшегося в Перл-Харборе 2-го патрульного крыла (PatWing 2), сдала свои бипланы РК-1 и прибыла в Сан-Диего для перевооружения и переучивания. По завершении переподготовки, 28 июня 1939 года, эскадрилья перелетела обратно на Гаваи. В сентябре эскадрилья получила новый номер VP-21 и ее перебросили на Филиппины. Маршрут перелета пролегал через Мидуэй, Уэйк и Гуам и подразделение преодолело его без потерь, став первым шагом в реализации плана по усилению сил авиации ВМС США на Дальнем Востоке. В 1940 году, после организации 10-го патрульного крыла (PatWing 10), эскадрилье вернули прежнее обозначение VP-1.
Второй и последней эскадрильей, получившей на вооружение PBY-4, стала VP-18, также входившая в состав PatWing 2. К середине 1939 года, когда в ее составе насчитывалось 16 PBY-4, ей присвоили новое обозначение VP-13. В июле 1939 года прошла реорганизация патрульных эскадрилий и подразделение в очередной раз переименовали, теперь оно стало VP-26. Как и VP- 21 годом ранее, VP-26 отправилась по уже проторенному маршруту в трансокеанский перелет на Филиппины, прибыв к месту назначения 16 декабря 1940 года. Там эскадрилья вошла в состав недавно созданного 10-го патрульного крыла, базировавшегося на Кавите, причем снова пришлось поменять номера эскадрилий, на этот раз окончательно: VP-1 стала VP-101, a VP-26 – VP-102.