С самого начала Великой Отечественной для расширения возможностей санитарных У-2 на них стали устанавливать специальные кассеты. В июне 1941 г. под руководством Г.И.Бакшаева был создан У-2СКБ (С-2 с кассетами Бакшаева). При этом с каждой стороны фюзеляжа на нижнем крыле самолета С-2 установили съемные кассеты массой по 17 кг. Каждая из них крепилась к лонжеронам с помощью 4 хомутов, имела деревянный каркас, обтянутый полотном, в ее задней части находился люк, через который устанавливались носилки. После такой модернизации на самолете можно было перевозить трех лежачих и одного сидячего раненого. В ходе войны использовалось несколько вариантов кассет Бакшаева, отличавшихся конструкцией и формой, которые устанавливались на различных модификациях У-2.
На У-2 также применялись кассеты А.Я.Щербакова, которые устанавливались под нижним крылом. В каждой из них, сидя спиной к спине, размещались два человека. Оснащенные такими устройствами санитарные У-2 могли перевозить до 6 раненых. Кроме того, кассеты Щербакова использовались для перевозки десантников и грузов.
Выпускаемый после войны По-2С представлял собой С-2 со всеми изменениями и улучшениями, внедренными к тому времени в конструкцию самолета. Под обозначением S-13 машина выпускалась в Польше. На этих машинах двигатель иногда закрывался кольцом Тауненда.
Особое место в истории У-2 заняли боевые варианты. Надо сказать, что идея установить на самолет вооружение возникла задолго до войны. В 1932 г. в ОКБ Поликарпова создали первый образец У-2ВС (войсковая серия), основным назначением которого считалось сопровождение на марше наземных войск «с целью разведки впередилежащей местности». Вооружение состояло из одного синхронного пулемета ПВ-1 (боекомплект 200 патронов), заднего шкворневого ДТ и мелких 8-килограммовых бомб. Для бомбометания устанавливался прицел АП-2. В 1933 г. машина была принята на вооружение, и У-2 стал одним из первых учебно-боевых самолетов. Всего было построено 468 экземпляров таких машин.
С началом войны У-2 стали массово переделывать в легкие ночные бомбардировщики, в качестве которых неожиданно проявили себя самым лучшим образом. Такие работы проводились не только в ОКБ Поликарпова и на серийных заводах, но и в авиаремонтных мастерских, а также прямо в строевых частях. Это породило множество вариантов, за которыми в литературе закрепилось общее обозначение У-2ВС или У-2ЛНБ (легкий ночной бомбардировщик).
