Для восполнения потерь, понесенных авиацией Сталинградского фронта, к 6 октября 1942 г. с Западного фронта были переброшены 901-й и 702-й нбап. Началась их интенсивная боевая работа севернее Сталинграда в составе 16-й ВА. В это время, помимо бомбардировочных и транспортных рейсов, полки У-2, когда это требовала оперативная обстановка, барражировали над позициями противника, стрекотанием своих М-11 маскируя шум транспортных судов, доставлявших войска и грузы на правый берег Волги, в 62-ю армию. Сбрасывая осветительные бомбы, подсвечивали передний край перед нанесением артиллерийско-минометного удара по обороне противника.

Возможно, что эффективность действий, проявляемая экипажами полков У-2, способствовала тому, что командование ВВС КА выделяло их среди прочих авиаполков, уделяя им несколько большее внимание.

С началом контрнаступления Сталинградского и Донского фронтов скверная погода приковала истребители люфтваффе к земле и позволила полкам У-2 действовать днем. Основным заданием для них в это время стала разведка — для определения положения своих войск, а также войск противника и уточнения линии фронта. У-2 оказал войскам неоценимую помощь. Садясь в расположении своих частей, экипажи уточняли обстановку и передавали сведения о положении «соседей», координируя тем самым взаимодействие наступающих частей.

Помимо этого, экипажам У-2 стали поручать задачи блокирования немецких аэродромов внутри «кольца», поскольку люфтваффе перешли к переброске грузов 6-й армии в темное время суток. В одну из таких ночей пулеметный огонь пары У-2 271 — й нбад «приземлил» заходивший на посадку… Ю-52.

15 декабря 1942 г. самолеты 271 авиадивизии уничтожили в поселке Опытное Поле продовольственный склад. Окруженные румынские части, оставшиеся без продовольствия, не смогли долго сопротивляться и через три дня сдались.

Следует отметить, что в 1942 г., вплоть до октября, ВВС придерживались следующей методики организации боевой работы: наскоро сформированный истребительный (штурмовой) полк отправлялся на фронт, где воевал до тех пор, пока не исчезал в «котле войны» (много времени для этого не требовалось — неделя-другая, как это было под Сталинградом, в лучшем случае недели три), после чего оставшийся летный состав и весь технический убывали в тыл, в тот или иной эап, а дальше — как повезет, но не всегда удавалось сохранить «костяк» авиачасти, самых опытных летчиков и командиров. Да и сама авиачасть, отведенная в эап, назад, на «старый» участок фронта, как правило, не возвращалась. Подобная постановка дела подвергалась критике — за свое недолгое существование авиачасть не успевала сплотиться, командиры и штаб — приобрести боевой опыт, летный состав — освоиться с «театром военных действий». Но при этом, что любопытно, командование ВВС, невзирая на острейшее положение с ночной бомбардировочной авиацией, не бросало свежие авиаполки У-2 на фронт сразу же после их сформирования, а давало время на доведение уровня подготовки их летного состава до такого, который позволял бы выполнять задания без больших потерь. Прибытие новых полков У-2 на южное направление в 1942 году было незначительным — в данной ситуации командование ВВС сделало ставку на «старожилов» того или иного участка фронта, хорошо изучивших его особенности и имевших значительный опыт боевых действий. Оставалось только «подбрасывать» «старикам» матчасть, на замену убывшей, и присылать подготовленное пополнение. Эта методика имела самое положительное влияние на эффективность действий полков У-2 — как в районе Сталинграда, так и на Северном Кавказе, а также над Демянским котлом, то есть там, где разворачивались главные события 1942 года.

Поступавшие в это время на фронт У-2 — это были уже не училищные самолеты, а серийные боевые машины с моторами М-11 Г, М-11Д, способные поднимать уже до 200 кг бомб, в том числе «фугаски» ФАБ-100. К ноябрю 1942 г. удалось поднять бомбовую нагрузку У-2. Это связано с поступлением в полки специальных военных модификаций самолета У-2 с двигателями М-11Г мощностью 125л. с. Появилась возможность подвешивать бомбы общим весом до 300 кг. Рекорд в «поднятии груза» установил л-т Галдобин из 621-го нбап — на своем У-2 он поднял 364 кг бомб.

Как правило же, бомбовая нагрузка не превышала 150–250 кг. Ограничения обуславливались, прежде всего, не прочностью самолета, а безопасностью его эксплуатации с полос ограниченной длины и временем подготовки аппарата к боевому вылету. А осенью или весной, когда действовать приходилось с размокших площадок, бомбовая зарядка на вылет уменьшалась даже до 100 кг на самолет — чтобы обеспечить возможность нормального взлета. Однако и эти самолеты через непродолжительное время требовалось отправлять в ремонт. Во-первых, из-за высокой интенсивности боевой работы (каждый экипаж выполнял за ночь от 2 до 7 боевых вылетов в зависимости от условий погоды) изнашивались моторы, падала их мощность. Этому способствовала и эксплуатация со степных аэродромов — всепроникающая пыль сильно изнашивала трущиеся детали двигателей. Кроме того, самолеты на аэродроме располагались на открытом воздухе. От воздействия дождевой воды, яркого солнца портилась полотняная обшивка, деревянные детали конструкции.

Противник был весьма озабочен наличием в ВВС Красной Армии такого эффективного боевого самолета, как У-2. Попытки избавиться от этой «проблемы» предпринимались неоднократно. При этом командование люфтваффе демонстрировало завидную настойчивость. Так, в период Сталинградской битвы значительная часть аэродромов ВВС КА, защищавших Сталинград, находилась на примерно равном расстоянии от линии фронта, но если аэродромы истребителей летчики люфтваффе предпочитали блокировать, До поры до времени не предпринимая на них штурмовые налеты, то аэродромы ночников У-2 практически на всем протяжении битвы, едва обнаружив, противник стремился уничтожить, подвергая их массированному налету. Потери были и от воздушного противника — охоту за «ночниками» поручали эскадрам ночных истребителей Ме-110 и Ю-88. Были потери и от огня с земли, но они оказывались гораздо меньшими, если учесть интенсивность, с которой действовали полки У-2. По оценкам командования ВВС Северо-Западного фронта, одна боевая потеря «ночника» приходилась на 834 вылета. Сказывались боевой опыт летных экипажей и высокая маневренность биплана. Однако это не значило вовсе, что самолет ночью оказывался совершенно неуязвим, как это стали представлять в послевоенные годы. При действиях по передовой это действительно было так — поразить У-2 из автоматов и даже винтовок оказывалось делом бессмысленным, и те, кто вел по У-2 автоматный огонь «на звук», скорее «отводили душу», изнуренные еженощным стрекотанием над своими головами невидимого, хотя и такого близкого аэроплана, нежели надеялись сбить эту «кофемолку». Но для защиты своих складов, штабов, других важных объектов противник стал выдвигать прожекторные части в прифронтовую полосу, и если биплан удавалось «схватить» лучами прожекторов, на того обрушивался огонь МЗА и зенитных пулеметов, и тогда уже не спасала ни малая скорость, ни высокая маневренность. Но все равно потери оказывались меньшими, чем могли быть — экипажи, умело управляя поврежденной машиной, доводили У-2 до своего аэродрома либо до любой пригодной для посадки площадки на своей территории.

Парашюты летного состава в полках У-2, как правило, лежали без дела. Кабины самолетов, переоборудованных в бомбардировщики из учебных машин и, видимо, первых серий военных вариантов У-2, были достаточно тесными, чтобы в них можно было втиснуться вместе с парашютом ПЛ-3. Кроме того, два парашюта составляли достаточно весомый груз и считались ненужным балластом. Да и высоты, на которых летали эти бомбардировщики, не оставляли парашютистам шанса на спасение. Видимо, этим объясняется то, что в ряде частей до августа 1943 г. многие экипажи летали на боевые задания без средств спасения.