По завершении боёв в Бессарабии 1-ю танковую дивизию передали 5-му корпусу, в задачу которого входил захват Одессы — самого крупного города в румынском секторе. Уже на дальних подступах к Одессе румыны встретили ожесточённое сопротивление советских войск. Мозги «Великой Румынии» вправили быстро — 11 августа дивизия потеряла пять танков, 12-го — восемь, 13-го — девять и 14-го — 25 боевых машин! При прорыве советской обороны в западном секторе огнём советской противотанковой артиллерии были подбиты ещё 12 танков R-2, а 24 повреждены. После отправки 46 повреждённых машин в ремонт в 1-м танковом полку, по состоянию на 20 августа 1941 года, оставалось 20 боеспособных машин. В дальнейших боях под Одессой танки R-2 широко не использовались, приоритет отдавался более толстобронным Renault R-35 из 2-го танкового полка, лучше «переносившим» огонь 45-мм советских противотанковых пушек. После эвакуации войск Одесского оборонительного района 16 октября 1941 года румынские танковые части отправились на родину — приходить в себя. Ремонт танков R-2 осуществлялся заводом UMP в Плоешти, а также заводом-изготовителем Škoda в Пльзене. Потребовалось несколько месяцев, чтобы вернуть в строй повреждённые машины, но 25 танков были потеряны безвозвратно.
Летом 1942 года немцы передали румынам 26 танков Pz.35(t). Полностью укомплектованная 1-я бронетанковая дивизия (109 R-2) вернулась на фронт 29 августа 1942 года. Понимая, что боевая ценность R-2 в условиях Восточного фронта невелика, немцы пополнили румынское соединение 11 танками Pz.III и 11 Pz.IV. Впрочем, это не спасло его от полного разгрома в ходе начавшегося контрнаступления советских войск под Сталинградом. К декабрю 1942 года в дивизии оставался один боеспособный танк и 944 человека личного состава. В марте 1943-го дивизию опять отправили в Румынию — на переформирование и пополнение. К этому времени был безвозвратно потерян 81 танк R-2 (27 подбито в бою, 24 вышли из строя по техническим причинам, 30 бросили из-за нехватки топлива). В распоряжении румынской армии оставалось 40 R-2. Как не имеющие боевой ценности их вывели в резерв.
Однако румынское командование не захотело, чтобы эти боевые машины простаивали зря. В период с июля по сентябрь 1943 года фирма Leonida переделала один танк R-2 в самоходно-артиллерийскую установку. Шасси танка в основном осталось без изменений, сохранился и курсовой пулемёт. Башню демонтировали, а на её месте установили открытую сзади неподвижную броневую рубку с трофейной советской 76-мм пушкой ЗИС-3. Испытания самоходки, получившей название ТАСАМ R-2 (ТАСАМ — Tun Anticar ре Afet Mobil), прошли успешно, и в феврале 1944 года был выдан заказ на переоборудование остальных танков.
Самоходные установки ТАСАМ R-2 предназначались, в первую очередь, для борьбы с советскими средними и тяжёлыми танками. В боекомплект установки (30 артвыстрелов), помимо трофейных советских боеприпасов, входили 76-мм выстрелы румынского образца с осколочно-фугасными и бронебойными снарядами. Обеспечение трофейных советских орудий боезапасом облегчалось тем, что между двумя мировыми войнами на вооружении румынской армии состояли 76-мм русские полевые пушки обр.1902 года, под снаряды которых были созданы все советские 76-мм дивизионные и танковые пушки.
К июню 1944 года было изготовлено ещё 20 САУ ТАСАМ R-2, после чего их выпуск прекратили, поскольку 76-мм снаряды оказались бессильны против новых советских тяжёлых танков ИС-2. Планировалось оснащение ТАСАМ R-2 немецкими 88-мм зенитками, но выход Румынии из войны на стороне Германии 23 августа 1944 года помешал этому.