Chińskie Tu-2 były używane bojowo podczas wojny koreańskiej.
Samoloty Tu-2 w polskim lotnictwie wojskowym 10 października 1949 roku na lotnisku w Legnicy odebrano osiem samolotów Tu-2, większość w wersji Tu-2S, a co najmniej jeden w wersji szkolno-treningowej UTu-2. Wszystkie samoloty, o numerach bocznych 1 do 8, zostały przyjęte początkowo przez 7 pułk bombowców nurkujących stacjonujący na lotnisku Ławica w Poznaniu, później część trafiła do innych pułków lotniczychMarian Mikołajczuk, Paweł Sembrat: Samoloty Tu-2 i UTB-2 w lotnictwie polskim, w: Lotnictwo z Szachownicą nr 33(3/2009), s. 4-12. Pomimo planów dalszych zakupów, pozostały one jedynymi samolotami tego typu w lotnictwie polskim.
Najdłużej – w latach 1950-1955, używano czterech maszyn w 30 pułku lotnictwa Marynarki Wojennej. Dwa samoloty Tu-2 zostały rozbite w wypadkach w 1952 i 1955 roku.
W 1955 roku dwa egzemplarze zostały przekazane do 19 lotniczej eskadry holowniczej w Świdwinie, gdzie były wykorzystywane do 1956 roku do holowania rękawów w czasie ćwiczeń pilotów myśliwskich w strzelaniach powietrznych.
W 1956 roku samolot oznaczony numerem „5” trafił z 19 leh do Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych, gdzie został przerobiony na latające laboratorium między innymi do prób foteli wyrzucanych.