Созданный с учетом опыта полетов Ш-1 второй опытный самолет, получивший обозначение Ш-2, отличался от прототипа не только двигателем М-11 воздушного охлаждения мощностью 100 л. с., но и возросшей почти на 150 кг полетной массой. По типу и схеме Ш-2 - прямое развитие амфибии Ш-1. Удлинив лодку на 0,5 м, конструктор увеличил и размеры верхнего крыла (его площадь стала 21,75 квадратных метра), оставив без изменений нижнее крыло, поплавки и кабину. В ней, кроме летчика, могли разместиться 2-3 пассажира. Изменилась и форма верхнего крыла в плане - размах центроплана уменьшился, а отъемные части крыла стали иметь небольшую стреловидность по передней кромке и очертания задней кромки, близкие к эллипсовидной. Кроме того, для удобства хранения самолета на кораблях и в небольших ангарах отъемные части крыла Ш-2 стали выполняться складывающимися: они поворачивались назад на 90° вокруг оси, проходившей по заднему лонжерону и болту крепления заднего подкоса крыла. Конструкция амфибии - деревянная. Каркас лодки - из сосны и ясеня, обшивка - фанера в основном 3-мм, на редане - 6-мм, в хвосте, на нижних крыльях и поплавке - 2- и 1-мм. Для лучшей защиты от воды корпус лодки и нижние крылья оклеивались полотном на аэролаке. Первый полет Ш-2 состоялся 11 ноября 1930 г., а уже летом следующего года он успешно прошел государственные испытания. С нормальной полетной массой 931 кг он имел максимальную скорость 139 км/ч, практический потолок 3850 м и продолжительность полета от 4 до 11 ч; посадочная скорость была всего 60 км/ч. Летные данные Ш-2 были признаны достаточными, а устойчивость и управляемость - приемлемыми: при наборе высоты эффективность рулей и элеронов была мала, но при крейсерских скоростях полета управляемость самолета значительно улучшилась. При движении по водной поверхности сидевший глубоко в воде нос лодки Ш-2 с увеличением скорости создавал сильное брызгообразование, но по мере подъема носа брызгообразование уменьшалось, и перед выходом ее на редан оно полностью исчезало. Для сокращения времени выхода на редан и прекращения забрызгивания кабины летчика на Ш-2, как и на других самолетах со слабокилевым днищем лодки, применялся метод взлета с попеременными отдачами ручки управления в процессе разбега "от себя" и "на себя". При нормальном варианте загрузки самолет имел довольно задний эксплуатационный диапазон центровок-27-34,5% САХ. В случае выхода за эти пределы, например, в перегрузочном варианте (с двумя членами экипажа и двумя пассажирами на борту) центровка самолета доходила до 37,5% САХ, и он становился очень строгим в пилотировании-"висел на ручке", и невнимательность летчика могла привести к потере скорости. С целью сделать центровку более передней и упростить управление самолеты Ш-2 более поздних выпусков оборудовались передними багажниками в носовой части лодки, в которых размещался груз массой 25 кг. Первый серийный самолет Ш-2 был выпущен в апреле 1932 г., серийное производство его продолжалось до 1934 г. Они широко использовались на местных воздушных линиях в Сибири, на Дальнем Востоке и Крайнем Севере, взлетали и садились на небольшие сухопутные аэродромы, на многочисленные в тех краях реки и озера. В качестве самолетов для ледовой и рыбной разведки и для спасения терпящих бедствие людей Ш-2 применялись на всех морях, омывающих территорию Советского Союза. Эти амфибии патрулировали леса, несли службу по охране государственных границ, на них проводилась первоначальная подготовка летчиков морской авиации. Серийно строился и санитарный вариант самолета - Ш-2С. На нем за передними сидениями, где размещались летчик и врач, оборудовалась кабина для носилок с больным, закрывавшаяся прозрачным фонарем. В 1939 г. из-за отсутствия более совершенных самолетов-амфибий ремонтные базы ГВФ своими силами стали строить Ш-2, и такое производство этих машин продолжалось до начала 50-х годов. Они выпускались с более мощными двигателями М-11Л и М-11Д (115 и 125 л. с. соответственно), с одиночным управлением, оборудовались системой запуска двигателя сжатым воздухом, имели триммеры на рулях высоты. В 1952 г. строились самолеты Ш-2 с закрытой кабиной экипажа. Их эксплуатация продолжалась до середины 60-х годов. Относительно большое число построенных самолетов Ш-2, не могло, конечно, обеспечить всех потребностей бурно развивавшихся в те годы различных районов СССР в воздушном транспорте, и с начала 30-х годов отдельные конструкторские группы выступили с проектами самолетов-амфибий для народного хозяйства. До 1940 г. были построены опытные гидросамолеты для аэрофотосъемки (Ш-5), для северного края (ACK), для местных авиалиний (MA-1 и Ш-7), однако все они серийно не строились.