Сразу после принятия МБР-2 на вооружение начались работы по оборудованию летающей лодки в качестве самолета-водителя радиоуправляемых катеров (чаще их называли катерами волнового управления — ВУ). В этом качестве он должен был сменить летающие лодки С-62ВУ и МБР-4ВУ. На вооружение Морских Сил было принято два комплекса волнового управления, созданные Центральной лабораторией проводной связи (ЦЛПС) и Остехбюро. Ими оснащались торпедные катера типов LLI-4 и Г-5. Самолеты-водители поступали в части из расчета один самолет на два катера с аппаратурой ЦЛПС и один самолет на один катер с аппаратурой Остехбюро.
Уже в 1934 г. находящиеся в первом отряде торпедных катеров Морских Сил Балтийского моря МБР-2 были опробованы на предмет их пригодности в качестве самолета-водителя катеров. Военные отметили, что длительности полета летающей лодки — 6 часов — для целей волнового управления вполне достаточно, однако для облегчения работы водителю катера необходимо изменить расположение передней турели и установить новые жесткие радиоантенны.
Специальный вариант, оснащенный аппаратурой волнового управления «Спрут», размещенной в третьем отсеке лодки, получил обозначение МБР-2ВУ. В его экипаж, увеличенный до пяти человек, дополнительно вошли два оператора спецаппаратуры — водителя катеров.
Первыми — летом 1935 г. на Балтике — в вариант МБР-2ВУ были переоборудованы летающие лодки с серийными номерами «31004», «31008». Всего потребность Морских Сил на 1935 г., с учетом вновь формируемых частей торпедных катеров ВУ, определялась в 19 самолетов.
С запуском в серию МБР-2 с двигателем М-34 (AM-34) вариант ВУ строился уже на его базе. Одновременно продолжалось совершенствование аппаратуры волнового управления. Так, в 1938 г., после испытаний, на вооружение была принята система ЦЛПС, получившая обозначение «Вольт-Р». Самолетная часть аппаратуры включала в себя приборы «Кварц-3», «Кварц-4», «Топаз-3» и «Вольт-Р».
В конце 1939 г. Г.М. Бериев еще раз попытался модернизировать своего первенца. Этому предшествовала попытка создать новый гидросамолет — ближний морской разведчик для замены МБР-2. МБР-7 (внутренний шифр ЦКБ МС-8) имел лучшую аэродинамику и более мощный двигатель М-103. Однако новый самолет требовалось доводить, и этот процесс грозил затянуться на достаточно длительное время. Поэтому и возникла идея улучшить летные характеристики МБР-2, так сказать, «малой кровью», установив на него силовую установку с МБР-7.
V-образный, 12-цилиндровый двигатель водяного охлаждения М-103 (форсированный вариант двигателя М-100А, в серии с 1938 г.), с максимальной взлетной мощностью 850 л.с., был мощнее и легче АМ-34НБ и при этом имел меньший «лоб». На моторе был установлен металлический лопастной винт ВИШ-2ПТ диаметром 3,25 м с двумя установочными углами лопастей. Двигатель устанавливался на под-моторной раме, аналогичной по конструкции подмоторной раме АМ-34НБ серийного самолета МБР-2.
Топливная система претерпела изменения за счет установки гидропривода бензопомпы БНК-5УБ, находящейся в лодке и подающей горючее к помпе на двигателе вместо стандартной помпы-ветрянки. Система охлаждения масла также была перенесена с самолета МБР-7 без каких-либо изменений. В остальном гидросамолет МБР-2-М-103 по своей геометрии, аэро- и гидродинамике, оборудованию ничем не отличались от серийных МБР-2-АМ34.
В МБР-2-М-103 была оперативно переоборудована одна из серийных летающих лодок, которая уже в ноябре 1939 г. была передана на совместные (военные и заводские) летные испытания. Они проходили в два этапа: с 14 по 27 ноября 1939 г. в Таганроге, а затем с 27 ноября по 19 февраля 1940 г. в Севастополе, Ведущим летчиком-испытателем от Летно-испытательного института авиации РКВМФ был капитан И.М. Сухомлин. Кроме него в экипаж входили штурман — старший лейтенант Данилов и борттехник — воентехник 1 ранга Анферов. Всего на МБР-2-М-103 выполнено 50 полетов с общим налетом в 35 ч 30 мин.
По результатам испытаний было отмечено, что МБР-2-М-103 обладает лучшими характеристиками, чем серийные МБР-2 (см. таблицу), превосходя их по максимальной горизонтальной скорости, скороподъемности, потолку, дальности полета, и имеет меньшее время разбега (особенно при использовании закрылков).
Отмечалось, что в эксплуатации МБР-2-М-103 не имеет особых отличий от серийных МБР-2-АМ-34НБ и не требует каких-либо новых средств оборудования гидроаэродромов.
Пилотажные характеристики гидросамолета также сильно не изменились, но летчики-испытатели указывали, что для управления самолетом требуется больше внимания, особенно на взлете, на виражах, на планировании и при разворотах. Мореходность МБР-2-М-103 осталась такой же, как и для серийных МБР-2, т. е. ветровая волна — до 0,8 м, ветровой накат — до 0,4 м.