Боевое крещение катера Туполева получили еще у берегов Испании и на Хасане. В годы Второй мировой войны сражались на Волге и Дунае, на Черном море и на Балтике, на Азове и Каспии, в Баренцевом и Японском морях. Североморские торпедные катера отражали атаки противника и отважно действовали в десантных операциях. Бригада торпедных катеров Северного флота под командованием капитана 1-го ранга А. В. Кузьмина была награждена орденом Красного Знамени. Звания Героя Советского Союза удостоены девять катерников, а капитан-лейтенант А. О. Шабалин стал дважды Героем Советского Союза. Уже в 1943 году рубку его торпедного катера украшала цифра «5», означавшая число потопленных вражеских кораблей.

Среди балтийских катерников известны Герои Советского Союза капитаны 3-го ранга В. П. Гуманенко и Е. А. Осипов, капитан-лейтенанты А. И. Афанасьев и В. М. Жильцов, А. Г. Свердлов и Б. П. Ущев.

О высокой «живучести», надежности механизмов и оборудования катеров Г-5 свидетельствуют многочисленные боевые эпизоды. В результате нападения неприятельских бомбардировщиков 21 мая 1943 года торпедный катер ТКА-23 Краснознаменного Балтийского флота, находившийся у острова Лавенсари, получил несколько десятков пробоин, потерял ход. На катере начался пожар, вышел из строя ряд механизмов. Многие члены команды получили ранения. Но экипажу удалось удержать катер на плаву, с помощью моряков подошедшего катера ТКА-33 пожар был потушен, пробоины заделаны, и вскоре ТКА-23 вновь был в строю.

Соединение наших катерных тральщиков 30 октября 1943 года производило траление в Нарвском заливе. Внезапно появились шесть вражеских сторожевых кораблей и больших тральщиков, которые начали обстрел. На помощь катерным тральщикам пришла группа торпедных катеров под командованием капитан-лейтенанта В. П. Гуманенко. Несмотря на повреждение, полученное в атаке, старший лейтенант С. Глушков сумел довести свой катер до дистанции стрельбы и двумя торпедами потопил вражеский тральщик.

Образцы мужества и воинского мастерства вписали в летопись войны и черноморские катерники. Особенно активно действовали катера в 1944 году. Дерзкие удары по конвоям противника наносили катера из бригад, которыми командовали капитаны 2-го ранга В. Т. Проценко и Г. Д. Дьяченко. С 11 апреля по 12 мая 1944 года торпедные катера (большинство типа Г-5) совершили 268 боевых выходов в море. Тринадцати черноморским катерникам присвоено звание Героя Советского Союза.

Быстрые торпедные катера Черноморского флота участвовали и в высадке десантов, в том числе и в известной Новороссийской операции, когда они прорвали защиту противника и открыли путь десанту.

Во время Парада Победы 1945 года соединение торпедных катеров Г-5 Балтийского флота под командованием капитана 1-го ранга Г. А. Бутакова, внука прославленного русского адмирала Г. И. Бутакова, своим ходом вошло в Москву-реку и прошло у стен Кремля. Это было признанием особой роли торпедных катеров в морских сражениях и операциях Великой Отечественной войны.

Заметим, что работа над новыми торпедными катерами всегда увлекала Туполева, она продолжалась и в ходе госиспытаний, и после принятия катера Г-5 на вооружение. Больших усилий лучших сил ОКБ (бригады отдела АГОС, возглавляемой Н. С. Некрасовым) потребовало проектирование катера Г-6 водоизмещением 70 тонн (водоизмещение Г-5 — 14,5 тонны). Привод двух гребных валов осуществлялся посредством восьми микулинских моторов!

Сложными были проектные работы по созданию большого скоростного катера, но это скорее подзадоривало азартного Туполева. Строительство опытного катера часто задерживали смежники. Не видя объективных причин задержки или не соглашаясь с ними, Андрей Николаевич сердился и нередко выходил из себя. Со значительным опозданием был поставлен полный комплект двигателей, и уж вовсе затянутой оказалась поставка новых торпедных аппаратов. Построенный в Москве 36-метровый корпус катера, имевший ширину 6,6 метра, не входил в товарные вагоны и не мог быть размещен на платформе. Доставка катера в Севастополь потребовала немало выдумки, остроумия, даже смелости. От ворот завода до Москвы-реки корпус судна довезли на специально сконструированной тележке. Там перегрузили на плавучий док и доставили в Сталинград. На той же тележке корпус отвезли из Сталинграда в Калач, далее на речной барже — до Ростова-на-Дону и до Севастополя — на морской барже. 22 марта катер был спущен на воду и доставлен на базу в Карантинной бухте. Первый выход в море состоялся 7 апреля. В сентябре 1936 года на ходовые испытания в Севастополь приехал Туполев. 10 декабря 1936 года Туполев писал начальнику Управления морских сил РККА (Начморси), флагману флота 1 — го ранга В. М. Орлову:

«— Управление и маневрирование на своих моторах надежно, несмотря на сложную многомоторную установку,

— мореходные качества катера выше, чем у существующих двухмоторных,

— замер скоростей на мерной миле показал, что… при водоизмещении в 70 т скорость в 50 узлов вполне реальна…

Наблюдение за поведением элементов конструкции корпуса с учетом экспериментальных данных, полученных в 1935—36 гг. по прочности серийных катеров Г-5, показали, что корпус Г-6 требует пересмотра конструкции набора для значительного повышения прочности. Это позволит удовлетворить тактико-техническим требованиям при испытании катера на прочность при высокой балльности моря».

Строки из записки Туполева показывают, насколько глубоко тот владел отнюдь не авиационной проблемой, как масштабно оценивал стоящие задачи.

Начиная с 1936 года в ОКБ Туполева велись работы над катерами Г-7, Г-8, Г-9 и Г-10. Каких-либо данных по катеру Г-7 не осталось. М. Б. Саукке предполагает, что соответствующие документы были уничтожены 16 октября 1941 года, когда часть Москвы охватила паника, связанная с прорывом немецких войск к Москве.

Катер Г-8 (АНТ-8) с улучшенными по сравнению с катером Г-6 ходовыми характеристиками и вооружением, был построен, испытан и даже принят в состав Военно-морского флота. В акте приемочной комиссии было предложено:

1) Принять катер в состав боевых единиц ВМФ.

2) Считать серийное производство катера целесообразным.

Но нарком ВМФ Н. Г. Кузнецов, утвердивший акт комиссии 24 сентября 1941 года, одновременно запретил проектные работы для серийного производства Г-8. Удивительное решение! По-видимому, нарком решил таким образом отмежеваться от Туполева и компании, спроектировавших катер и еще в 1937 году объявленных «врагами народа».

Единственный построенный экземпляр Г-8 был включен с состав Черноморского флота и в годы войны участвовал в боях.

Проектирование торпедных катеров с улучшенными мореходными качествами Г-9 и Г-10 было прекращено в 1938 и 1939 годах соответственно ввиду превращения КОСОС в спецтюрьму НКВД ЦКБ-29.

Уже после войны, в 1954 году, ввиду необходимости оснащения флота новой техникой, командование ВМФ вновь обратилось к А. Н. Туполеву с предложением вернуться к проектированию скоростных катеров. Туполев, несмотря на крайнюю загруженность, не нашел в себе сил отказаться.

Была сформирована инициативная группа из бывших сотрудников бригады торпедных катеров, которую возглавил М. Н. Петров. Размещалась группа в «святая святых» туполевского ОКБ — в крошечной нише Дубового зала площадью около четырех квадратных метров, занавешенной тяжелой портьерой.