7,62 mm i mogły przenosić ładunek bomb o masie 907 kg pod skrzydłem.
W latach 1937–1938 zbudowano 50 łodzi latających PBY-2 Catalina, które były ulepszoną wersją PBY-1.
W 1937 zbudowano nową wersję samolotu oznaczoną jako PBY-3 Catalina, która miała mocniejsze silniki Pratt & Whitney R-1830-66 o mocy 900 KM (662 kW) każdy. Trzy łodzie latające tej wersji zakupił Związek Radziecki i nabył licencję na jej budowę. W ZSRR łódź ta nosiła oznaczenie GST „Mop” i od 1939 wyposażano ją w radzieckie silniki Mikulin M-26 lub Szewców ASz-621 o mocy od 900 do 1000 KM. Według różnych źródeł zbudowano od 150 do 1000 łodzi latających GST. Także amerykańska marynarka wojenna nabyła 66 samolotów PBY-3 Catalina.
W dniu 18 grudnia 1937 oblatano kolejną wersję łodzi latającej oznaczoną jako PBY-4 Catalina z 2 silnikami Pratt & Whitney R-1830-72 o mocy 1050 KM (773 kW) każdy. Pierwszy egzemplarz seryjny został ukończony w maju 1938. Łącznie zbudowano 33 samoloty tej wersji.
W 1939 rozpoczęto produkcję kolejnej wersji oznaczonej jako PBY-5 Catalina wyposażonej w 2 silniki Pratt & Whitney R-1830-82 o mocy 1200 KM (883 kW) każdy. W 1941 dostarczono 100 łodzi latających wersji PBY-5 do Wielkiej Brytanii, gdzie otrzymała ona oznaczenie Catalina Mk I.