В июле 1944 было сформировано первое подразделение, вооружённое Фау-2 - 444-я экспериментальная учебная батарея, костяк которой составлял персонал научно-исследовательского центра Пенемюнде. Ещё 1 декабря 1943 г. Гитлер подписал директиву о формировании 65-го армейского корпуса особого назначения, вооружённого Фау-2 и крылатыми ракетами Фау-1. Командир корпуса подчинялся непосредственно командующему немецкими войсками на Западе. Командиром подразделений баллистических ракет был назначен генерал Метц, разработавший во Франции инфраструктуру для применения Фау-2. После покушения на Гитлера 20 июля 1944 г. был назначен специальный комиссар СС по Фау-2 группенфюрер Ханс Каммлер, который стал фактическим командиром. В конце августа 1944 г. по его приказу ракетные подразделения общим количеством до 6000 человек и 1600 автомашин передислоцировались из мест постоянного базирования в назначенные районы сосредоточения в Западной Германии и Голландии. К сентябрю 1944 г. все ракетные подразделения (кроме 444 батареи) были сведены в 2 подвижные группы 2-х батарейного состава - "Север" и "Юг". Каждая батарея имела три "мейлервагена" транспортировавших по одной Фау-2. "Мейлервагены", служившие для транспортировки ракет и установки их на стартовый стол, транспортировались полугусеничными тягачами, перевозивших и пусковой расчёт. За транпортировщиками следовали три автоцистерны: одна с жидким кислородом для всех трёх ракет, другая со спиртом также для трёх ракет и третья со вспомогательным топливом и дополнительным оборудованием. У батареи имелись генератор электрического тока, оборудование для проведения проверки ракеты и управления огнём. Офицерский состав размещался в штабных автобусах.

Первые боевые пуски сразу двух Фау-2 были произведены 444 батареей по Парижу 6 сентября 1944 года. Одна из них упала не долетев до города, другая попала в цель. После этого из-за наступления союзников батарея передислоцировалась в Голландию. Два следующих боевых запуска были произведены 8 сентября группой "Север" с перекрёстка шоссе на окраине Гааги. Точкой прицеливания был центр Лондона, примерно 900 метров восточнее вокзала Ватерлоо. Первая из ракет была выпущена в 18:40 и в 18:43 достила цели, убив при этом 3 человека и ранив ещё 17. Ещё через 16 секунд после первой достигла цели вторая ракета, разрушив несколько деревянных домов и не вызвав никаких жертв.

Всего в сентябре было произведено 34 пуска по Лондону. 16 ракет взорвались в черте Лондона, 9 - вне города и 2 упали в море. Остальные ракеты не были зафиксированы ПВО Англии. Каждая ракета, как правило, разрушала 2-3 здания и убивала 6-9 человек.

До 3 октября из-за неясности с Арнемским наступлением союзников, вызвавшим перегруппировку подразделений Фау-2, пуски не проводились.

3 октября пуски возобновились. Фау-2 запускались из районов Гааги и Ставерена по Лондону, городам Бельгии и восточной Англии. Основной район пусков ракет находился в предместьях Гааги. Там было сосредоточено 4 батареи Фау-2.

С увеличением числа пусков накапливался опыт боевого применения баллистических ракет и росла интенсивность пусков. В отдельные дни удавалось запускать до 30 Фау-2 в день.

Всего с 6 сентября 1944 г. по 27 марта 1945 г. немецкие ракетчики произвели около 4300 (по другим данным - до 5500) пусков Фау-2 по Лондону, Южной Англии, Антверпену, Льежу, Брюсселю, Ремагену и другим целям. Основной целью обстрелов был Лондон, по которому было выпущено по разным данным от 1400 до 2000 ракет, а также Антверпен (до 1600 ракет). В Антверпене разорвалось около 570 Фау-2, а в Лондоне ПВО Англии отмечено падение 517 или 518 ракет.

Общие потери Англии от баллистических ракет составили около 9200 человек, из них около 2700 убитых и 6500 раненых. Кроме того было уничтожено около 20 000 домов и ещё около 580 000 повреждено.

Последнее боевое применение ракет Фау-2 зафиксировано в сражениях за Антверпен.

Английская ПВО (и вообще ПВО союзников) оказались бессильной против нового оружия. Время полёта Фау-2 в зоне обнаружения составляло 1-2 минуты, а технические средства не обеспечивали достаточную надёжность обнаружения. Высокая скорость и траектория полёта ракеты делали невозможной её перехват как в случае с Фау-1. Редко можно было наблюдать Фау-2 на подлёте к цели, это время составляло лишь несколько секунд. Поэтому правительство Англии не оповещало население о опасности ударов баллистическими ракетами и не проводило эвакуации.

Иногда действия Фау-2 приводили к серьёзным потерям союзников. Так 1 ноября двумя ракетами было убито 120 человек, 25 ноября разрывом одной Фау-2 в Лондоне убило 160 и ранено 108 человек. Утром 8 марта 1945 г. Фау-2 попала в один из лондонских магазинов, пробила его и разорвалась в железнодорожном тоннеле под магазином, в результате чего здание обрушилось, при этом погибло 110 человек. Но наибольшее число жертв вызвал взрыв Фау-2 16 декабря 1944 года в Антверпене. В 15:20 ракета попала в кинотеатр "Рекс", в котором шёл показ картины "Плайнсмен" (с Гэрри Купером в главной роли). Все 1200 мест в театре были заполнены. Взрывом было убито 567 человек и ещё 291 ранен. 296 погибших и 194 раненых были американскими, британскими или канадскими военнослужащими.

Велик был также моральный эффект, производимый Фау-2. Так как средств защиты от них не было, а пуски могли производиться в любое время суток, то люди постоянно находились в напряжении. Наиболее сложное в психологическом плане время наступало ночью, так как ночью начинались ещё и обстрелы крылатыми ракетами Фау-1.


Всё что могли противопоставить союзники немцам, это авиаудары по возможным местам базирования ракетных подразделений и стартовым площадкам. Для непрерывного поиска и уничтожения стартовых площадок, командованием ВВС Англии были выделены специальные силы истребительно-штурмовой авиации в составе 12-й истребительной авиагруппы. В течении октября 1944 - марта 1945 авиагруппа произвела в район Гааги более 3800 вылетов, сбросив на окрестности около 1000 тонн бомб. Однако высокая мобильность пусковых установок, городская местность, где легко можно было маскировать ракеты, и стартовые площадки, не позволяли авиации союзников эффективно противодействовать пускам. Кроме того авиация бездействовала по ночам и в плохую погоду. Потери немецких ракетчиков от действий авиации противника составили около 170 человек, 58 автомашин, 11 заправщиков жидким кислородом и 48 ракет. За всё время налётов ни одной ракеты не было потеряно на стартовом столе.

Однако несмотря на относительные успехи в использовании ракет, существенного влияния на ход войны они не оказали, если не считать некоторое снижение производительности труда в Англии и отвлечение средств ПВО. Массовых ударов по Англии не получалось из-за трудностей с производством (прежде всего компонентов топлива и окислителя), транспортировкой и техническими недостатками ракеты. Но если даже они бы удались, политический эффект от них в той обстановке, в которой находилась Германия осенью 1944 г. вряд ли бы был существенен. Вальтер Дорнбергер признал впоследствии: "Запуская ежемесячно 900 Фау-2 с 1000-килограммовым зарядом взрывчатки, каждую на расстояние 250 километров, едва ли можно было успешно завершить вторую мировую войну, которая к тому времени развернулась в широких масштабах".

Учёные и инженеры из Пенемюнде работали в США и СССР, где после войны производились испытательные пуски Фау-2. Ведущие конструктора Фау-2 Браун и Дорнбергер работали впоследствии в Америке над созданием ракетных систем нового поколения. Дорнбергер работал над крылатыми ракетами, а Вернер фон Браун возглавлял в США "Лунный проект", создал новые виды баллистических ракет ("Юпитер", "Атлас", "Титан"), поступивших на вооружении США в годы "холодной войны".