Достигнутые экипажами У-2 успехи способствовали тому, что формирование полков легких ночных бомбардировщиков пошло ускоренными темпами.
В январе 1942 г. на Западном фронте в составе 12-й сад начал работать 703-й нбап. Вскоре дивизия пополнилась 681-м и 734-м ночными легкобомбардировочными полками. Ввиду чрезвычайной ситуации, их попытались с первых же дней использовать для дневного бомбометания по войскам противника. Ничего хорошего из этого не вышло. 681-й нбап первый свой дневной вылет выполнил 15 января 1942 г., в ясную погоду при густой дымке. Домой не вернулись 3 бомбардировщика, сбитые истребителями Ме-110. В следующем дневном вылете полк вновь понес потери. В результате к исходу первой недели боевой работы численность 681-го и 734-го нбап сократилась наполовину. Лишь после этого командование армии, в состав которой входила дивизия, видимо, поняло ущербность тактики «победа любой ценой» и больше не назначало «ночников» на дневную работу. 12-я авиадивизия стала практически первым соединением ночных легких бомбардировщиков в ВВС КА. К 18 января 1942 г. в ее составе насчитывалось два полка самолетов Р-5 и четыре полка У-2 – всего 71 исправная машина.
Формирование авиаполков У-2 и летная подготовка экипажей легких ночных бомбардировщиков были возложены на 46-й запасной авиаполк, который расположился в башкирском городе Алатырь. К тому времени в Алатыре уже находился 29-й зап, ставший основой для создания 46-го зап. Начиная с лета 1942 г. 46-й зап приступил к подготовке боевых авиачастей на У-2. Поначалу процесс тормозился отсутствием исправной матчасти для выполнения учебных и тренировочных полетов. Продолжительность подготовки летного состава в 46-м зап была недостаточной: налет на каждый экипаж редко превышал 15 часов, и всерьез говорить об их готовности немедленно по окончании обучения приступить к боевым действиям не приходилось. Поэтому, во избежание ненужных потерь, по прибытии из Алатыря на фронт экипажи «разбивали»: летчиков направляли к опытным штурманам, штурманов – к опытным летчикам. Если этого не делалось, новички нередко сбивались противником в первых же боевых вылетах.
После завершения формирования полки долгое время сидели без работы, дожидаясь прибытия матчасти, которая должна была составить основу боевой авиационной единицы. Поэтому число авиаполков, выпущенных из 46-го зап летом 1942 г., было невелико. А в этот период нужда в них была острейшая – шла решающая битва с вермахтом на южном фланге советско-германского фронта.
В это время производство У-2 в варианте бомбардировщика было поручено эвакуированному в Казань заводу № 387, прежде выпускавшему У-2 для аэроклубов. На многих учебных У-2 в процессе переделки их в бомбардировщики, а также на его военных модификациях для обеспечения прицеливания в обшивке правой половины нижнего крыла (между фюзеляжем и 1-й нервюрой) делали вырез между лонжеронами. По результатам бомбометания на полигоне наносили риски у края прорези, по которым штурманы и вели потом прицеливание. В 272-й нбад прицелом служили два штырька, смонтированных на левом борту самолета. Точность установки «прицела» также проверялась на полигоне. Новые У-2 оснащались установкой пулемета ШКАС. Это оружие рассматривалось скорее не как средство обороны от истребителей, а как средство подавления зенитных и прожекторных точек противника. Для стрельбы по ним самолет вводили в вираж. Огонь, из-за отсутствия ночных прицелов, вели по трассе. Его предписывалось вести с малых высот, до 400 м, но некоторые экипажи увлекались и открывали стрельбу с больших высот, бесцельно расходуя боекомплект.
На земле цели для ШКАСов находились в изобилии: эшелоны на перегонах, автотранспорт (обстреливались с высот до 100 м) и даже самолеты противника. Однажды в период блокировки аэродромов окруженной группировки Паулюса экипаж пилота Церклевича заметил Ю-52, делавший предпосадочную «коробочку». У-2 встал во внутренний круг, а штурман открыл огонь по противнику. Транспортник вынужден был отказаться от посадки на этом аэродроме и уйти.
Незадолго до начала операции «Багратион» (1944 г.) в 9-й гвардейской дивизии самолеты дооборудовали установками для стрельбы снарядами РС, по 4 снаряда на самолет. Для ведения огня «эрэсами» в кабине пилота установили коллиматорный прицел. Некоторые бомбардировщики получили еще по паре установок для стрельбы «эрэсами» назад – для отражения атак истребителей противника. Самолет после произведенных доработок превратился в весьма эффективный ночной штурмовик, что позволило вести на нем «свободную охоту» за транспортом на коммуникациях противника. В такие полеты назначались только опытные экипажи. При атаке снаряды пускались поодиночке, и все равно создавалось впечатление, что биплан в такой момент останавливается в воздухе. На самолетах, использовавшихся для вылетов на разведку, устанавливался дополнительный бак емкостью 60 литров. Позднее, с зимы 1943/44 г., они стали оснащаться аэрофотоаппаратами. В феврале 1944 г. в 9-й гв. нбад были проведены трехдневные сборы, на которых проводилось ознакомление экипажей-разведчиков с методикой воздушного фотографирования, техникой фоторазведки. С июня 1944 г. летчики дивизии приступили к фотоконтролю бомбовых ударов. Выполнение фотографирования осуществлялось, как правило, перед рассветом, с 3 до 4 часов утра, когда ПВО противника утрачивала бдительность после бессонной ночи и противодействовала слабо.
Наступление советских войск на Юго-Западном фронте зимой – весной 1942 г. сопровождалось взятием пленных и получением первых сведений «с той стороны» о боевой работе ночников У-2. Солдаты противника говорили, что из русской авиации их более всего донимают «безмоторные планеры»: момент их появления над позициями определяется только по свисту падающих бомб. Именно в этом наиболее ярко проявилось преимущество У-2 как ночного бомбардировщика. «Положить» бомбу в костер, у которого греются солдаты противника, в блиндаж, неосмотрительно оставленный без светомаскировки, подавить огонь артиллерийской или минометной батареи и даже отдельной пулеметной точки – все оказалось под силу экипажам бипланов, обладавшим уже кое-каким боевым опытом и хорошо освоившимся с не вполне обычным бомбардировщиком. Кроме того, быстрота подготовки самолета к повторному вылету и надежная связь с наземным командованием дали возможность оказывать на противника непрерывное боевое воздействие в течение всего темного времени суток, чем не только наносить ему конкретный материальный урон, но и изнурять психологически.
В тот период на ЮЗФ действовали 633-й полк У-2 и 5-й авиаотряд Особой авиагруппы ГВФ. Накануне наступления на Харьков авиация ЮЗФ пополнилась 596, 598 и 709-м полками ночных бомбардировщиков У-2.
Судьба 598-й нбап в период летней битвы 1942 г. неясна. По завершении наступления на Харьков командир полка получил строгое взыскание за плохую организацию перебазирования, полк исчез из отчетных ведомостей ВВС ЮЗФ и появился вскоре в списке частей, проходивших пополнение в 46-м зап.
596-й полк спустя короткое время после начала Харьковской операции стал оказывать помощь наземным войскам, обеспечивая снабжение попавшей в окружение 6-й армии Южного фронта. Экипажами полка было переброшено ей 182 613 кг боеприпасов и других грузов. Войска армии, благодаря помощи с воздуха, оказывали сопротивление противнику и частью сил смогли выйти из окружения.