W momencie agresji Niemiec na ZSRR 22 czerwca 1941 roku w służbie czynnej było kilkaset samolotów R-5 i R-Z. Pozostałe samoloty były używane w szkołach lotniczych lub znajdowały się w rezerwie. W wyniku strat poniesionych po ataku niemieckim, w listopadzie 1941 roku rozpoczęto formowanie nowych 27 pułków lotniczych wyposażonych w samoloty R-5Михаил Маслов Самолеты-разведчики Р-5 и P-Z w czasopiśmie Армада (Michaił Masłow Samolety-razwiedcziki R-5 i R-Z Armia). Stosowano je przeważnie w charakterze nocnych samolotów bombowych do 1944 roku. W czasie II wojny światowej samoloty tego typu wykonywały również loty z zaopatrzeniem dla partyzantów. Z czasem samoloty te skierowano do szkolenia personelu latającego oraz zaczęto je wykorzystywać jako samoloty transportowe. W wersji transportowej mogły one zabierać 2 pasażerów oraz w zasobnikach pod skrzydłami ok. 1300 kg ładunku.
Samoloty torpedowe R-5T weszły do służby w 1936, używane tylko w dwóch eskadrach w lotnictwie Sił Morskich Dalekiego Wschodu i Floty Czarnomorskiej. Z uwagi na słabe osiągi i niewielki zapas torped, uniemożliwiający szkolenie, ich wycofywanie rozpoczęło się od 1938 roku.