Trong thập niên 1960, một số chiếc An-2 đã được Không quân Nhân dân Việt Nam sử dụng tham chiến với các đơn vị hải quân Hoa Kỳ, một chiếc trong số đó đã bị một chiếc F-4 Phantom II của Mỹ bắn hạ.

An-2 đã được dùng trong chiến tranh Việt Nam với vai trò đánh chặn hải quân. Biến thể này có hai ngư lôi "Skvall" bên dưới cánh [cần dẫn nguồn] và rất khó bị phát hiện bởi độ cao bay thấp. Thậm chí khi bị phát hiện cũng khó ngăn chặn nó bởi tốc độ bay chòng chành của nó chỉ là 135–160 km trên giờ (thấp hơn tốc độ hạ cánh của một chiếc máy bay phản lực rất nhiều). 23h ngày 7/3/1966, biên đội 2 chiếc An-2 của Trung đoàn 919, tổ số 1 mang số hiệu 670 gồm Phan Như Cẩn - Lái chính, Phạm Thanh Tâm - Lái phụ, Trần Sỹ Tiêu - Thông tin trên không và Loan Thế Minh - thợ máy. Tổ thứ 2 trên chiếc máy bay số hiệu 666 gồm các phi công Ngoan, Thoan, Kiều Oa, Bừng. 23h47, 2 máy bay vào khu vực chiến đấu. Ở độ cao 300 mét, lái chính Phan Như Cẩn phát hiện 3 tàu tuần tra của Mỹ, họ quyết đánh chiếc thứ 3 chạy sau. Cách tàu địch 300 mét, chiếc An-2 nổ súng khiến chiếc tàu Mỹ bốc cháy. Sau khi đánh chìm tàu biệt kích Mỹ, do bị thương vì trúng đạn súng máy từ tàu Mỹ, chiếc An-2 mang số hiệu 670 của Không quân Nhân dân Việt Nam phải hạ cánh khẩn cấp xuống bờ biển Sầm Sơn và được đưa về xưởng sửa chữa.

5 chiếc An-2 đã được Không quân Nhân dân Việt Nam cải tiến để mang được rocket (32 quả) và 22 quả đạn cối (gắn dưới bụng để thả giống như bom) đã tấn công bất ngờ trạm radar Pha Thí của Mỹ. Tháng 8/1966, Mỹ bắt đầu lắp đặt hệ thống dẫn đường vô tuyến hàng không chiến thuật (TACAN) nằm tại đỉnh núi Pa Thí (Mỹ gọi là căn cứ điểm cao 85-Lima Site 85), ở độ cao khoảng 1.700m. Xung quanh căn cứ bố phòng bảo vệ chặt chẽ với 1.000 lính người Hmong do sĩ quan CIA chỉ huy. 11h43 ngày 12/1/1968, biên đội AN-2 xuất kích từ sân bay Gia Lâm hướng về phía Hòa Bình. Cả biên đội tiếp tục tiến vào mục tiêu ở độ cao thấp, qua Mường Hàm, Mường Út rồi lên độ cao 2.200m. Lúc này, cả biên đội đã nhìn thấy rõ mục tiêu. Ngay sau đó, chiếc An-2 số hiệu 664 do Phan Như Cẩn đưa mục tiêu vào vòng ngắm phóng một loạt 32 quả đạn rocket. Nối đuôi 664 là 3 An-2 còn lại đồng loạt công kích. Toàn bộ trạm radar dẫn đường địch rung chuyển, khói lửa trùm lên toàn căn cứ. Sau khi hoàn tất nhiệm vụ, toàn biên đội thoát ly trở về. Tuy nhiên, do không thông thuộc địa hình, thời tiết nhiều mây, trên đường về hai máy bay An-2 số hiệu 664 và 665 sau khi ra khỏi một khe núi đã đâm vào nhau. Cả hai tổ bay đã anh dũng hi sinh, trong đó có người chỉ huy biên đội dạn dày kinh nghiệm Phan Như Cẩn – sau này được Nhà nước truy tặng danh hiệu Anh hùng lực lượng vũ trang nhân dân. Trận đánh được đánh giá là khá thành công khi 12 lính Mỹ cùng 42 lính Hmong và lính của Vàng Pao bị tiêu diệt, trạm ra đa bị phá hủy hoàn toàn.

Trong Chiến tranh giành độc lập Croatia năm 1991, một số chiếc Antonov An-2 cũ dùng rải hóa chất đã được chuyển đổi để mang bom và sử dụng trong các nhiệm vụ hỗ trợ bao vây thành phố Vukovar.