В Финляндии мы потеряли 212 СБ. Больше половины из них были сбиты противником, а часть пропала без вести. Существенным недостатком СБ было отсутствие протектора на бензобаках, и в случае попадания в них, по словам бывшего главного штурмана ВВС В.П. Булгакова, «самолет горел как факел». Небоевые потери составили около 70 машин. Десять бомбардировщиков попали в руки финнов, и шесть из них впоследствии участвовали в войне до 1944 года.
К началу Великой Отечественной войны СБ хотя и считался устаревшим бомбардировщиком, но составлял основу фронтовой авиации СССР. Именно на долю этого самолета выпала главная тяжесть борьбы с наступавшим противником. Большие потери истребительной авиации, находившейся в непосредственной близости от границы, и потеря управления воздушными силами в первые дни войны вынудили использовать СБ с его устаревшим и слабым оборонительным вооружением днем без прикрытия. Несмотря на значительные потери от зенитной артиллерии и истребителей противника, экипажи скоростных бомбардировщиков наносили весьма ощутимые удары. Примеры этого достаточно освещены в средствах массовой информации.
Использовались СБ в годы войны не только для бомбардировки военных объектов и войск противника, но и для разведки, буксировки воздушных мишеней, предназначавшихся для отработки навыков прицельной стрельбы в бою и в качестве буксировщиков десантных планеров.
Роль СБ в Великой Отечественной войне стала снижаться в 1942 году, когда эвакуированные на восток страны предприятия наладили выпуск сначала Пе-2, а затем Ту-2.
Кроме военных, были разработаны и гражданские версии СБ: ПС-40 с двигателями М-100А (использовались винты фиксированного шага и изменяемого шага ВИШ-2), ПС-41 и ПС-41бис с моторами М-103У. Они переделывались из военных в гражданские на заводе № 89.
Эксплуатационные испытания ПС-40, в соответствии с распоряжением заместителя начальника Аэрофлота Логинова от 4 марта 1938 года, проводил пилот Н.И. Шибанов на линии Москва – Новосибирск.
ПС-40/41 применялись как для перевозки пассажиров, так и срочных грузов. В частности, в 1939 году планировалось открыть авиалинию Москва – Владивосток. Для этого в 1938 году пилоты Тютяев, Фоканов и Горев выполнили испытательные полеты, подтвердившие возможность доставки почты во Владивосток на третьи сутки.
8 сентября 1938 года начальник Главного управления ГВФ Молоков подписал распоряжение о внедрении в практику высотных полетов на почтово-транспортных ПС-40 с кислородным питанием экипажа с целью «использования экономических режимов». Предписывалось провести соответствующий инструктаж летного состава на линии Москва – Новосибирск и в Батайской школе пилотов.
Во время войны ПС-40 и ПС-41 привлекались для буксировки десантных планеров. В связи с этим в 1942 году в НИИ ГВФ провели сравнительные испытания так называемых воздушных поездов в составе ПС-40 и одного или двух планеров. Были испытаны следующие варианты аэросцепок: ПС-40 и 20-местный планер БДП Н.Н. Поликарпова, ПС-40 с одним