1941年太平洋战争爆发后，美国加大援华力度，美式飞机开始成为中国空军的主力，但SB-2轰炸机依旧非常活跃，经常出现美制战斗机掩护苏制轰炸机的情景。例如，1942年5月，美制P-40战斗机掩护SB-2轰炸机空袭怒江西岸的日军，以防其进犯云南腹地。1943年夏天，中国空军的SB-2轰炸机参加鄂西会战，和美制A-29轰炸机一道袭击宜都、长阳等地的日军。1943年8月，最后一个装备SB-2轰炸机的中国空军大队换装美国提供的B-25轰炸机，至此SB-2才退出中国军队的作战序列。
