在这次设计竞标中，联合的最主要竞争对手是道格拉斯公司。道格拉斯在生产多发飞机方面享有盛誉，此次提出的方案是XP3D-1。道格拉斯比XP3Y提前5个月获得海军研制及生产一架原型机的合同，在时间上占了先机。但道格拉斯XP3D-1并不是全新设计，是为陆军设计的YB-11水陆两用轰炸机的改进型号，而在此之前YB-11已经过YO-44和YOA-5两次设计更改，从未获得生产合同。XP3D-1为上单翼布局，两台普惠R-1830发动机高置在机翼上方的支架上，与道格拉斯的民用海豚（Dolphin）水上飞机和海岸警卫队/海军的RD系列通用运输机有血缘关系。XP3D尺寸比XP3Y略小，在爬升率、速度及航程等性能上也略差。1935年2月6日XP3D首飞，比联合公司XP3Y提前了一个多月。

联合公司于1933年末开始在水牛城工厂制造原型机并持续到1935年初。为避免因尼亚加拉河水上飞机起降场结冰而导致的任何延误，公司决定还是将XP3Y用铁路运至诺福克航空站（NASNorfolk），利用那里的海军设施进行组装，地面及飞行测试。

XP3Y样机在1935年3月初抵达诺福克，到3月中旬完成了必需的试飞前组装测试工作。3月21日联合试飞员比尔.惠特利（BillWheatley）驾机首飞相当成功。工厂试飞在没有出现明显故障的情况下结束，3月28日XP3Y被转交海军由军方在安娜科斯提亚试飞航空站进行初始试飞，期间遭遇故障，但没有一个造成试飞延误。4月进行枪炮射击测试，5月飞机返回诺福克进行粗暴水上起降测试，在5月13日的一次降落中飞机受损，但很快被修复继续试飞。

试飞过程中一直有报告说XP3Y存在方向稳定性和操控方面的问题，随即厂方进行了数项改动但成效不大。隐患在5~6月间进行的轰炸测试中暴露出来，较差的方向稳定性和过高的方向舵舵力影响了轰炸精度。经查是因为在此前增加了方向舵面积，但同时加大了舵力，于是再次修改方向舵。

7月XP3Y回到诺福克继续水上测试。7月27日在一次降落中严重损坏，幸好机身防水壁和水密门发挥了作用，阻止了飞机的下沉，XP3Y得以被拖回航空站维修。在一次破纪录的从东海岸经由运河区的转场飞行后，XP3Y的水上测试于10月完成。海军测试部的最终报告中评价XP3Y-1投产是“可以接受”，但提出几条改善飞行品质和运作能力的建议：提供向后下方射击的机枪站；改进腰部机枪站并为机枪手提供视野更好的观察窗；增大载弹量；修改方向舵及其操纵系统以改善稳定性和方向控制；改进机鼻机枪站。

1935年6月，美国海军与联合公司签署了生产60架P3Y-1的合同，联合公司在圣迭戈（Sandiego）的新工厂开始为生产准备工装设备。XPBY飞机生产型上采纳了海军测试部的建议，重新设计方向舵、延伸方向舵下的机身、在尾舱内增加一个向下射击的机枪站，在飞行时通过打开机腹舱门向后下方射击（迅速被称为“机腹机枪”），配备机鼻机枪转塔，对发动机舱进行更改以匹配生产型R-1830-64活塞发动机。

XP3Y飞机返回圣迭戈工厂实施上述改进，完成后的飞机型号正式变更为XPBY-1，但保留了原先的航空局序列号（BuNo）9459。型号中增加的“B”表示该型机具备炸弹携载能力。1936年5月21日XP3Y飞机正式交付海军开始军方试飞。交付的飞机型号正式定为：PBY（P=Patrol巡逻，B=Bomber轰炸，Y=Consolidated联合）。军方试飞结果令人满意，仅提出方向舵及其控制系统的小改动。实际上最初原型机试飞所发现的主要问题就是方向稳定性及控制问题，生产型引入的方向舵及控制系统的改进将上述问题降低到可接受的程度，但还没有彻底根除。最后还是海军工程师在PBY衍生型PBN、PB2B-2及最终型号PBY-6A上通过完全重新设计垂尾和平尾翼面才得以彻底解决。

二战爆发后，为应对海上巡逻和作战需求，英国空军也向美国购买PBY飞机，并在1940年11月接收首批PBY后不久，将其命名为“卡特林娜”（Catalina），该名源自加州沿海旅游胜地卡特林娜岛。美国在1941年正式将“卡特林娜”定为PBY的绰号时，两国之间有许多的武器装备已经使用相同的型号/绰号。而同为英联邦的加拿大皇家空军使用的PBY则被称为“坎索”（Canso，加拿大坎索海峡），水陆两用型为“坎索A”。除此之外，PBY还有一个被称为“游牧民（Nomad）”的改型，这就是改进自PBY-5的PBN-1，1944-45年间在费城海军飞机厂少量生产。

可以说没有二战，就没有PBY卡特林娜的成功。当1939年最后一架PBY-4交付时，美国海军认为其已经过时，此时PBY的后继机已经在研制中。失去了美国海军的继续支持后，联合公司依靠来自英国、加拿大、澳大利亚、法国和荷兰的订单来维持PBY-5（Model 28-5出口型）的生产。由于PBY是二战前盟军唯一能大规模生产的水上巡逻机，迫于欧洲战争的爆发，1939年12月，美国海军重新定购了200架PBY-5，这是自一战以来美国海军最大手笔的单次航空器订单，也奠定了PBY难以撼动的地位。

美国共生产了3,300架（一说PBY最终总共生产了4,051架）各型PBY卡特林娜水上飞机和水陆两用飞机，其中近100架仍在飞行，继续表现出极佳的多用途性和可靠性，而正是这些特性使卡特林娜当初赢得了“能前往任何地点、能执行任何任务的军马”美誉。尽管PBY诞生已有70多年历史，可能还没有一种飞机能比PBY更好地同时完成下列任务：改装成灭火机扑灭森林大火；搭载磁力计进行地质勘探；运送人员、补给和重型装备到难以接近的地区；或者成为内部豪华装修的私人飞机，将人们送至没有机场的无人区度假。

PBY水上飞机，采用上单翼、船形机身、单垂尾、三点式起落架的气动总体设计；PBY飞机具有异常干净的空气动力外形，伞式半悬臂机翼通过支柱与船形机身连接，另外机身两侧还各有一对支柱与机翼相连以增加强度。设计巧妙的可收放翼下浮筒在收回后就变成了翼尖，大大降低了阻力。机翼为传统铝合金结构，后翼梁前的表面施以金属蒙皮，之后为织物蒙皮，副翼为金属结构织物蒙皮，悬臂式平尾为金属蒙皮，升降舵、方向舵施以织物蒙皮，在所有控制翼面上都配备调整片。为适应水上起降，配置了主翼两端的收放式翼尖浮简。

PBY飞机机身内部分成5个水密舱，舱与舱之间有水密门，提高了抗沉性。机组编制为投弹手/机鼻机枪手、正副飞行员、领航员、无线电员、随机机械师和两个腰部机枪手。为了保障在前进基地执行长时间任务，机舱内还具有卧铺、厨房和食物储存设施。

PBY飞机的自卫武器包括一挺安装在机鼻的12.7毫米白朗宁机枪，由投弹手操纵，以及机翼支柱后方的两挺腰部机枪，口径为12.7毫米或7.62毫米。攻击武器包括悬挂在机翼外侧挂架上的45~450千克炸弹，通过转换器也可挂载标准航空鱼雷。机鼻投弹瞄准窗口外部有百叶窗式护门保护，内采用先进的诺顿（Norden）MKXV投弹瞄准具。

PBY飞机被指定使用新型825马力普惠公司的XR-1830-58双黄蜂（TwinWasps）发动机，驱动汉密尔顿标准公司（HamiltonStandard）的变距3叶恒速螺旋桨。发动机安装在机翼上方全NACA整流外形且具备后缘调整片的发动机舱内。在两个发动机舱间的中央翼段内是容量6,624升的内部油箱。

PBY水上飞机参考数据：

在1935年6月29日签订的60架PBY-1的合同中，单价是包括备件总计9万美元。1936年9月联合公司开始交付PBY-1，10月5日首架生产型在圣迭戈林德伯格机场（Lindbergh Field）的联合工厂被海军机组接收，后者驾机飞过圣迭戈湾抵达北岛（NorthIsland）的海军航空站。11F巡逻中队（VP-11F）成为海军首个接收PBY的单位，但同一基地的6F中队（VP-6F）却成为首个完全装备PBY的中队。

PBY-1的动力装置是普惠R-1830-64，起飞功率900马力。自卫武器包括机鼻机枪转塔的一挺7.62毫米机枪，腰部机枪站的两挺7.62毫米机枪，以及腹部机舱内的一挺7.62毫米机枪。除腹部机枪备弹500发外，其余机枪都是1000发。腰部机枪站也可以安装12.7毫米机枪，但弹药减少到800发。攻击武器包括4枚147千克深水炸弹，4枚225千克炸弹，或4枚454千克炸弹，或两枚646千克MarkXIII鱼雷。

舰队巡逻中队在P2Y飞机上获得的经验帮助他们顺利过渡到PBY-1水上飞机，从此PBY系列开始树立了性能与可靠性方面的良好声誉。与所有新型号一样，服役初始总会碰到一些问题，但其中大部分都无关紧要。海军、联合公司、普惠公司三方迅速制定出修正措施，或在中队人员的帮助下，或由厂商驻基地技术人员付诸实施。

由于对PBY可靠性的信任，许多中队在换装PBY后都选择了从换装地直飞基地，这几乎成为PBY交付的传统。珍珠港基地的VP-6F中队前往圣迭戈换装PBY-1，换装完毕后该中队于1937年1月27日傍晚驾驶12架PBY-1编队飞离圣迭戈，21小时48分后抵达珍珠港上空，这是一次跨太平洋的远距飞行，也是PBY首次“例行”大规模交付飞行。1937年4月，VP-11F中队将12架PBY-1转场至夏威夷，6月VP-3F中队将23架转场至运河区可可-琐罗（CocoSolo）基地，航程5297公里，耗时27小时58分。所有这些飞行都按时完成且没有遭遇事故或机械故障，轰动一时。

最后一架PBY-1于1941年11月25日交付舰队巡逻中队。在太平洋战争初期，仅剩一小部分PBY-1继续在一线中队中服役，大部分幸存飞机（至1941年底，60架飞机损失6架）被转交给位于杰克逊维尔（Jacksonvilie）和科珀斯克里斯蒂（CorpusChristi）的训练中队。1945年1月31日最后1架PBY-1在科珀斯克里斯蒂退役。

1936年7月25日，就在第一架PBY-1交付前的一个月，军方与联合公司签订了PBY-2的生产合同，总数50架。PBY-2沿用了PBY-1的发动机，主要改进之处是整体式平尾及嵌入式升降舵，方向舵中段开槽以容纳平尾根部，这样消除了PBY-1上为避免干扰方向舵而在升降舵根部的V形缺口。有14架PBY-2安装了寇蒂斯电气（CurtissElectric）螺旋桨，是唯一没装备汉密尔顿螺旋桨的一批PBY飞机。

首架PBY-2在1937年6月完工，圣迭戈第11巡逻中队首先装备新型号，到10月接收完毕12架。可可-琐罗的VP-2中队到11月换装完毕，珍珠港的VP-10中队在年末接收完毕12架。VP-7中队和VP-17中队在1938年1月PBY-2生产结束时部分装备了该机。借鉴装备PBY-1时的经验，换装PBY-2的中队都前往圣迭戈进行换装训练，随后驾驶新飞机返回基地。

VP-2中队于1937年12月8日将14架PBY-2转场返回运河区可可-琐罗基地。1938年1月19日，创造跨太平洋转场飞行先例的VP-10中队（1934年1月10/11日驾驶6架P2Y-1转场至夏威夷）将18架PBY转场到夏威夷，航程4108公里，耗时20小时30分。1942年5月21日，巡逻中队的最后一架PBY-2转交给训练司令部，1945年4月30日，最后一架PBY-2从海军装备清单上注销。

1936年海军与联合公司签订了66架PBY-3的订单。PBY-3飞机根据部队使用经验做了一些细微之处的改进，结构上有些变化，另外还增加了一些装备，但总体而言与PBY-2区别不大。PBY-3装备900马力的普惠公司R-1830-66发动机，这样尽管总重有所增加，性能还是有所提高。新发动机采用下吸式汽化器，所以原先型号在发动机罩下方的汽化器进气口被移到顶部。

圣迭戈的VP-7中队和VP-9中队，珍珠港的VP-4中队和VP-18中队，可可-琐罗的VP-5中队，以及新近在西雅图成立的VP-16中队，在1937-38年间都换装了PBY-3。VP-4中队和VP-5中队自行将他们的新飞机飞回基地，遵循海军单位自行将飞机从交付地飞回基地的政策。

珍珠港的VP-21中队和VP-22中队，可可·琐罗的VP-32中队到1941年12月7日才完全装备PBY-3。珍珠港事件中，VP-22中队有6架PBY-3被炸毁。1943年3月11日，最后一架PBY-3从可可·琐罗的VP-32中队退役，与先前型号一样，退役的PBY-3都转到训练司令部。1945年5月31日最后一架PBY-3从海军退役。

1937年12月18日海军定购了33架PBY-4，这是所有PBY家族中数量最少的型号，且最后4架被用作PBY-5的试验台。PBY-4与PBY-3之间的区别不大，发动机改为普惠R-1830-72，起飞功率1050马力，3658米高度功率900马力，最大飞行速度317公里/小时。螺旋桨毂装有整流罩，这是PBY-4飞机独有的。

最后4架PBY-4，BuNo1241、1242和1243成为PBY-5的测试机，安装了腰部气泡状观察窗，其中1241号机还安装了为PBY-5设计的新垂尾和发动机舱。

1938年年中，隶属珍珠港第2巡逻机联队的VP-1中队，在交出了PK-1双翼机后前往圣迭戈换装PBY-4并进行训练。换装结束后，该中队在1939年6月28日将15架PBY-4飞回夏威夷。9月VP-1中队更名为VP-21中队，受命前往菲律宾加入大西洋舰队。在这次途径中途岛、威克岛和关岛的史无前例飞行中该中队没有发生任何事故，顺利抵达菲律宾，成为建设中的美国海军远东空中力量的重要组成部分。1940年该中队被编入大西洋舰队第10巡逻机联队，番号又改回到VP-1中队。

其他装备PBY-4的单位只有VP-18中队，也隶属第2巡逻机联队。到1939年年中，该中队已装备16架崭新的PBY-4，番号改为VP-13中队，但是在1939年7月海军巡逻中队整编时又改为VP-26中队。这还不是最终的番号，与VP-1中队一样，VP-26中队沿着VP-1中队的飞行路线前往菲律宾，1940年12月16日抵达马尼拉，加入新成立的第10巡逻机联队，该联队母港菲律宾卡威提海军航空站（NASCavite）。VP-1中队最终番号为VP-101中队，VP-26为VP-102中队。

1939年秋季，联合公司的PBY项目似乎陷入了低谷，此时离最后一架PBY-4交付海军已近一年，在一线服役的PBY也将退役，而联合公司更先进的Model31还在研制中。但1939年9月纳粹德国希特勒军队入侵波兰后，英德正式开战。英国皇家空军立即向联合公司定购了106架Model28-5（即PBY-5）水上飞机，英国称为卡特林娜I。1939年9月美国确立了中立巡逻方针，从而对水上巡逻机的需求量大增。1939年12月20日美国海军也采购200架PBY-5，这是自一战一来美国海军最大的一笔军机采购。

PBY-5的几处改进已经在最后交付的4架PBY-4上经过了验证。平尾和升降舵经过，方向舵后缘成直线。在外观上最显著的变化就是将原先腰部机枪窗口的滑动门改为气泡状观察窗，扩大了腰部机枪手的射击观察范围，并将自卫武器统一为12.7毫米口径。另外把PBY-4安装在机身上的无线电测向仪环形天线移到机翼上。PBY-5的动力装置为一对普惠R-1830-82，起飞功率1200马力，驱动汉密尔顿标准液压控制螺旋桨。PBY-5最大飞行速度322公里/小时，最大航程3162公里。1940年9月海军接收了首架PBY-5。第二架PBY-5BuNo2290转交给海岸警卫队。1940年9月15日，海军又增订90架PBY-5，并在10月将“卡特林娜”定为PBY正式绰号。

英国定购的Model28-5在1940年11月开始交付，因在装备上的略微不同又被分为卡特林娜I/II型。这些出口的飞机由美国对外航空公司的机组人员先飞到英属殖民地百慕大群岛（Bermuda），然后英国机组人员接手完成前往英国的最后飞行。皇家空军海防总队第209和240中队首批装备了卡特林娜PBY-5水上飞机。美国海军派出了16名经验丰富的PBY飞行员来帮助英国同行进行转换。1941年5月，第209中队编号WQ-Z的卡特林娜发现了在北大西洋逃逸的德国俾斯麦号战列舰。

1940-1941年间，联合公司不断接到水上巡逻机的追加订单，卡特林娜是当时盟国唯一的水上巡逻机。澳大利亚定购了18架卡特林娜I，加拿大定购36架，称为坎索，荷兰为东印度军队定购36架，法国定购30架，法国陷落后这批飞机转交给了英国。这些出口的卡特林娜与美国海军的飞机共用同一生产线，结构上与海军的PBY-5一样，但在内部的军械、无线电、救生装备等细节之处按购买方标准实施，所以各不相同。

1939年春最后一架生产型PBY-4编号BuNo1245飞机被改装为水陆两用飞机，安装了可收放前三点式起落架。前起落架完全收入前机腹，主起落架收入机身两侧的轮舱内。改装完毕后飞机空重增加了1043千克，型号也改为XPBY-5A。原型机在1939年11月22日首飞。在看到水陆两用飞机的实用性与多功能性后，美国海军在1939年2月与联合公司签订了合同，将定购的后30架PBY-5改为PBY-5A两栖机。盟国跟进定购PBY-5A两栖机。1940年12月5日海军又增订了134架PBY-5A，1941年6月增订30架，1941年10月增订22架。

1940年波音公司在温哥华的波音加拿大工厂开始按许可证生产PBY，首批55架坎索A（PBY-5A）是由联合公司提供的组件组装的。

1953年10月2日，中国空军第14歼击航空兵师第42歼击航空兵团飞行员曹永在青岛附近乍连岛上空击伤1架PBY-5A。

1953年11月6日9时5分，中国海岸警戒雷达发现1架国民党空军PBY-5A飞入山东荣城以东80公里的海面上空，伺机对青岛外围进行侦察活动。中国空军歼击航空兵14师41团值班米格-15双机于10时升空拦截，长机为林钧才。10点15分在乍连岛东南20公里处，入侵的PBY-5A与中国空军军米格-15交火，经过5轮攻击，PBY-5A被击落，机组人员悉数毙命。

PBY水上飞机最后的生产型是PBY-6A两栖飞机，在这种飞机上继承了先前型号特别是PBN的改进。同时还增加装甲、自卫火力和雷达。为了不影响PB4Y-2私掠船（Privateer）的生产，PBY卡特林娜的生产被转移到联合公司新奥尔良的新厂，这个工厂原先是为已被取消的P4Y-1柯雷吉多尔（Corregidor）准备的。在1945年1月至9月间，联合公司共生产了175架PBY-6A，其中30架租借苏联，75架进入美国陆军航空军作为OA-10B搜救机。

第二次世界大战前，美国海军的PBY巡逻中队几乎完全在训练中渡过了战前短暂的和平岁月，巡逻中队的传统任务是高低空轰炸、射击、鱼雷攻击、沿海岸巡逻等。机组人员定期从所属中队的水上飞机基地起飞进行上述训练。另外每年还要进行一次“前进基地”演习，这通常是作为舰队战术演习的一部分来实施。在演习中会有一艘水上飞机供应舰向机组人员和飞机提供保障。供应舰负责在海湾或河口选择（或被指定）一处海域，用系泊浮筒为水上飞机标出起降水道，同时还负责用交通艇接送机组人员、维护飞机和进行水上机场的警戒等。供应舰设有维修车间和备件仓库，能提供演习行动所需的各种支援，包括飞机大修。

1939年末实施的中立法案及随后的海岸中立巡逻行动实质上已经使巡逻中队进入作战状态，这为即将到来战争积累了宝贵经验。

1941年5月21日，英国皇家海军的PBY-5飞机在巡逻中，发现了纳粹德国海军的主力俾斯麦号战列舰。随后接到报告的英国海军集中大批战舰和航空母舰对俾斯麦号战列舰展开围攻。1941年5月27日，俾斯麦号被英国皇家方舟号航空母舰的舰载剑鱼攻击机打坏船舵，无法操舵。次日赶到的英国舰队群起围攻，俾斯麦号舰的上层结构几乎全被摧毁，但船体仍大致完好，英国巡洋舰向俾斯麦号发射了鱼雷，在完全丧失战斗力的情况下，为避免该舰遭英军掳获，德国舰长最後下令其自沉於距法国布勒斯特港以西400海里的水域。

美国海军参加二战后，从1942年到1945年，击沉和缴获了160艘德国潜艇（其中有一些是和盟军的共享战绩），其中41艘是PBY和其他海上巡逻机的战绩，53艘是航母上起飞的TBF鱼雷轰炸机的战绩。两者相加，航空反潜占大西洋反潜战战绩的60%。更重要的是，航空反潜的速度、覆盖范围和敏捷反应使得德国潜艇越来越难以有效地组织狼群攻击。从1943年5月起，德国潜艇击沉的吨位数开始落后于美国造船工业下水的吨位数，这是大西洋反潜战的转折点，这之后，盟军反攻欧洲大陆只是一个时间问题了。

航空反潜具有舰艇反潜不可比拟的速度、覆盖范围和反应优势，随着反潜飞机的航程和留空时间的增加，航空反潜对大洋的覆盖也越来越严密。航空反潜依然是需要上浮充电的常规潜艇最大的敌人，即使对于可以“永久潜航”的核动力潜艇来说，航空反潜投放的大面积声纳浮标也是致命的天罗地网。而今，岸基和舰载的航空反潜和潜艇反潜构成了现代反潜的主力，水面舰艇反潜反而退居次要地位了。

1941年12月7日，日本偷袭珍珠港造成的飞机与人员损失对夏威夷的PBY-4水上飞机巡逻中队来说是个灾难。第1巡逻机联队的27架飞机被毁，6架受损，仅3架正在巡逻的PBY飞机得以幸免。在珍珠港福特岛整个VP-22中队在遭受炸弹袭击并摧毁滑行斜坡后失去了战斗力。珍珠港事件的前几周，菲律宾的局势变得越来越紧张，美日巡逻机在沿岸巡逻中都避免与日军机接触。为了保存战力，第10巡逻机联队受命疏散到偏远基地。尽管美军已经预先做了准备，但在12月8日，日机对菲律宾的美军航空兵力发动压倒性打击，在完全丧失了制空权的情况下第10巡逻中队的许多PBY飞机在战斗的头几天内就被摧毁在系泊地。12月11日就有7架巡逻归来的飞机被日机低空扫射摧毁在锚地。

PBY-4与敌机的空战暴露了PBY的易损性。由于缺少保护人员的装甲和自封油箱，在遭受敌机攻击后存活机会渺茫。在不多的PBY编队遭受攻击的记录中，显示了PBY飞行员战术上的权限，他们并没有尝试保持编队的完整性以使用自卫火力互相支援。

实战中还发现PBY赖以对抗尾部攻击的腰部机枪站火力不足。虽然所配置的勃朗宁机枪是相当可靠的武器，但腰部机枪站缺乏保护机枪手的装甲且无法持续供弹。PBY-4上的12.7毫米机枪都使用标准50发弹箱，以勃朗宁机枪每分钟600~800发的射速来说，机枪手可以在一次10秒持续射击中就消耗掉一个弹箱，然后他先要卸下空弹箱，再从架子上取出新弹箱装上，才能上膛继续射击。尾随的日机飞行员能清楚地看到机枪手在换弹箱的动作，于是乘PBY无力反抗之机抵近射击。

1941年12月27日凌晨，VP-101中队的6架PBY-4从荷属东印度群岛安汶岛（Ambon）起飞攻击菲律宾霍洛港（Jolo）的日军舰艇。每架飞机挂载3枚227千克炸弹，计划进行3机双编队水平轰炸。途中6机分为两个编队飞行，到达目标区后，领机编队进行圆周飞行等待第二编队，但第二编队错过了领机，继续飞行看到目标后就开始进入轰炸，立即招致日军防空火力的还击。第二编队轰炸了港内的日本巡洋舰和大型运输舰，在退出轰炸时，一架PBY被击落，其余两架安全返回安汶岛基地，他们没想到的是这为领机编队带来了灭顶之灾。

领机编队在10分钟的绕圈等待后，看到天空开始发白，就开始攻击。这3架PBY在3600米高度转向目标，但此时被激怒的军舰和岸上防空炮火发现了领机编队并对其猛烈射击，同时日军6架战斗机（零式）出现于空中。枪弹从各处射向PBY编队，由于规避战斗机使PBY无法保持编队，各机独自发起攻击。混战中两架零式被击中退出战斗，其余继续拦截PBY卡特林娜并击落了领机，两架僚机见无法继续实施水平轰炸，于是向目标舰进行俯冲投弹。炸弹在约3,000米高度释放，在投弹后飞机仍继续俯冲以期摆脱零式。一架PBY在300米高度被击中起火，三名乘员跳伞，其余4人被困，但在飞行员的努力下迫降成功，另一架PBY在两名机枪手死亡，一名乘员重伤，飞机部分失控的情况下进行迫降但在触及水面时爆炸，幸存者在经历了两个星期的逃亡后回到了部队。

第10巡逻机联队在战斗开始时有43架PBY-4，但是到1941年12月13日仅剩11架可飞，联队向南转移到西里伯斯岛（Celebes）万鸦老基地（Manado），后又撤到苏腊巴亚（Surabaja）。12月23日，幸存的人员和飞机并入VP-101中队，同时撤销了VP-102中队编制。随着日军向东印度群岛的步步逼近，PBY继续向南撤退，在2月底最终抵达澳大利亚时仅剩4架。

PBY水上飞机在战时曾被临时用于鱼雷攻击任务。事实上所有列装的PBY都能挂载标准航空鱼雷，但这需要在翼下的炸弹挂架上安装转换器，以挂载鱼雷及所有必要的发射装置（功能包括解除战雷头保险、起动发动机，手动或电动释放鱼雷）。驾驶舱仪表板上方，安装了一具海军研发的鱼雷指挥瞄准器，向飞行员提供瞄准信息及鱼雷释放点。

二战中PBY实施了大量鱼雷攻击，多数是在战争初期的夜间多机实施攻击。PBY取得了一些战果，并且自身损失很小。在有了更好的鱼雷机后，1943年之后美国海军就很少用PBY卡特林娜进行鱼雷攻击了。

美国二战时期著名的PBY-2“卡特琳娜”水上飞机，是有史以来装备量最大、应用最广泛的水上飞机，曾经在太平洋上将无数飞行员救起。该机堪称二战时期作战性能最为广泛的飞机，也是全世界影响力最大的水上飞机。最初美国海军将其用于直接的一线反舰作战，但却损失惨重。（新浪网评）