Сдвижные люки стрелковых установок заменили блистерами, а в качестве стандартного вооружения стали устанавливать 12,7- мм пулеметы. PBY-5 оснащались форсированными моторами Пратт Уитни R-1830-82, развивавшими на взлетном режиме мощность 1200 л.с. Использование новых двигателей потребовало установки винтов Гамильтон Стандарт Хайдрэматик. Максимальная скорость полета машины составляла 322 км/ч, а дальность полета – 3 162 км. Кольцевую антенну RDF. ранее устанавливавшуюся на фюзеляже за кабиной пилотов, перенесли на переднюю часть крыла между моторами.
Первый PBY-5 был принят флотом в сентябре 1940 года. Второй принятый самолет, BuNo 2290, был передан Береговой Охране, где получил бортовой номер V 189. 15 сентября 1941 года ВМС США заключили с фирмой контракт на поставку еще 90 PBY- 5. Следуя примеру англичан, в октябре 1941 года ВМС США официально присвоили гидросамолету название «Каталина».
«Каталина» I и II
Поставки заказанных Британией в 1939 году 106 летающих лодок Модель 28-5 начались в ноябре 1940 года. Получившие название «Каталина» I или II, в зависимости от незначительных различий в установленном оборудовании, эти самолеты перегонялись через территорию США гражданскими пилотами авиакомпании Америкэн Экспорт Эйрлайнз, а затем следовали на Бермуды, где британские экипажи готовили их к перелету в Англию. Первыми получили «Каталины» 209-я и 240-я эскадрильи британского Берегового Командования. Группа из шестнадцати опытных пилотов ВМС США, имевших большой налет на PBY, помогала своим английским коллегам осваивать новые машины. «Каталина» WQ-Z из 209-й эскадрильи, вторым пилотом которой был американец энсин J1.T. Смит, обнаружила немецкий линкор «Бисмарк» во время его прорыва в Северную Атлантику в мае 1941 года.
В 1940 и 1941 годах Консолидейтед получила значительные дополнительные заказы на свой, внезапно ставший популярным (и единственный доступный), морской патрульный самолет. Австралия заказала 18 «Каталин» I. Канада закупила 36 летающих лодок, получивших обозначение Canso, голландцы заказали 36 машин для своих сил в Ост-Индии, а 30 заказанных Францией «Каталин» после ее оккупации приобрела Великобритания. «Каталины» на экспорт выпускались Консолидейтед на той же сборочной линии, что и самолеты для ВМС США, и по конструкции не отличались от своих американских собратьев, за исключением оборудования (радиостанций, вооружения, средств спасения и т.п.), устанавливавшегося в соответствии с требованиями покупателей.
Амфибия «Каталина» PBY-5A