Столь необходимый стране сельскохозяйственный У-2АП, запущенный в серийное производство в 1930 году, выпускался ежегодно в количестве более сотни.
С 1932 года У-2 стали поступать и в пограничные подразделения ОГПУ (в дальнейшем МВД). В гражданской авиации бипланы Поликарпова использовались для подготовки пилотов ГВФ, в «Осавиахиме» и в системе ГУСМП, отвечавшей за снабжение арктических районов СССР.
Всего завод 23 выпустил 10972 У-2. а новый завод 387 в течение 1940-41 годов добавил к этому числу ещё 1295 машин.
В ноябре 1933 года в авиашколах ВВС числилось 1036 У-2. а по данным за январь 1934 года в боевых подразделениях находилось 349 таких машин, которые использовались в качестве учебных, связных и разведывательных самолетов, а также как корректировщики артиллерийского огня. К тому времени темпы выпуска У-2 составляли около 100 машин в месяц и продолжали устойчиво расти, достигнув пика в 1937-38 годах, когда ежемесячно заводы выпускали около 200 самолетов.
К началу 40-х годов около 10 000 «Кукурузников» использовались в гражданской и военной авиации. У-2 и У-2СП, эксплуатировавшиеся «Аэрофлотом», обслуживали линии общей протяженностью 53 745 км. К концу 1939 года авиакомпания располагала 552 У-2СП и 187 «чистыми» У-2.
При нападении фашистской Германии на Советский Союз располагавшиеся в прифронтовой зоне подразделения ВВС были фактически уничтожены на своих аэродромах в первые дни войны. Поэтому к боевым действиям пришлось привлекать У-2 и устаревшие Р-5, последних, правда, было немного. Большинство У-2, взятых из тыловых подразделений, особенно из авиашкол, имели большой износ (порядка 40-60%) и не могли нести полную боевую нагрузку – не тянули «дряхлые» моторы и не выдерживала конструкция.
Кроме того, качество У-2, построенных в условиях военного времени, оставляло желать лучшего. Производство шло на эвакуированных предприятиях, где работали люди низкой квалификации – женщины, старики и подростки, которые просто не могли заменить опытных рабочих.
До вступления СССР в войну выпуск У-2 велся в основном на ленинградском заводе 23 «Красный летчик». В течение 1940 года было налажено производство самолета также на ленинградском заводе 387. Когда немцы подошли к Ленинграду, оба завода были эвакуированы в Казань, где их объединили в завод 387. Согласно российским источникам, в годы войны У- 2 выпускались на четырех заводах: уже упомянутом 387 в Казани, 464 в Долгопрудном, 471 в Шумерли и 494 в Козловке. По сведениям Чехословацкого Авиационного реестра У-2, по крайней мере в 1943-44 годах, выпускались и на заводе 154 им. И.В.Сталина. Этот изготовитель указан в данных части У-2/По-2, которые были получены чехословацкими ВВС в СССР.
Получившие импровизированное вооружение У-2 из летных школ, аэроклубов и т.д. первоначально попадали в различные боевые подразделения, но позднее были сведены в специальные части, которые в дальнейшем превратились в полки легких ночных бомбардировщиков.