Хотя испытания гидросамолета ЛЛ-143 завершились вполне успешно, было очевидно, что машина нуждается в совершенствовании. Для постройки нового варианта был использован задел по второму экземпляру ЛЛ-143. Наряду с устранением на нем некоторых дефектов, выявленных при испытаниях первой машины, самолет оснастили двигателями АШ-73 и палубной стрелковой установкой, в которой установили две 20-мм пушки Б-20 взамен пулеметов УБТ. Вариант получил обозначение Бе-6.

Заводские испытания летающей лодки проходили летом-осенью 1948 года. Самолет в пилотировании оказался простым и доступным для рядового морского летчика. Однако нарекания вызвали плохой обзор через фонарь кабины, неудобная конструкция педалей и отсутствие противообледенительных устройств крыла. Кроме того, оборонительное вооружение самолета было признано недостаточным, да и вообще морской разведчик без радиолокатора в те годы представлялся уже явным анахронизмом.

На самолете решили заменить все пулеметы на 20-мм пушки Березина Б-20Э, установить новое специальное оборудование и РЛС "Галс", изменить конструкцию центроплана, хвостовой части лодки, фонарей кабины пилотов и штурмана. Экипаж увеличился до 8 человек - в него включили оператора РЛС. На несущие поверхности решили установить механическую противообледенительную систему. Вариант получил наименование Бе-6ТР (транспортный и разведывательный)

В 1950 году был разработан новый вариант летающей лодки, получивший обозначение Бе-6М. От предыдущей машины она отличалась новым оборудованием, измененной топливной системой, 23-мм пушками НР-23 и прицельными станциями ПС-48М. При этом применили унифицированную с Ил-28 кормовую оборонительную установку с двумя пушками НР-23, а бортовые огневые точки сняли.

Госипытания самолет выдержал хорошо. Он отличался хорошими мореходными качествами и мог эксплуатироваться при ветровой волне высотой 1,5м. По своим летно-техническим данным и мореходным качествам гидросамолет Бе-6 значительно превосходил находящуюся на вооружении Авиации ВМС импортную лодку PBN-1 "Каталина". Именно этот вариант гидросамолета под обозначением Бе-6 запустили в 1952 году в серийное производство.

Строевые летчики отмечали, что самолет хорошо управляем, устойчиво глиссирует во всем диапазоне скоростей, садится без тенденций к отделению от воды и продольным колебаниям во время пробега. Высоко оценили богатый для того времени набор радиоэлектронного оборудования, в первую очередь РЛС. Моторы АШ-73 показали себя вполне надежными. Неизбежные замечания касались прежде всего низкой коррозионной стойкости самолета и негерметичности палубы, а также отсутствия средств поиска субмарин в подводном положении. Летчики обратили внимание на трудность полетов в сложных метеоусловиях из-за недостатков в оборудовании кабины и неудовлетворительной работы противообледенительной системы передних стекол фонаря, Кроме того, быстрое покидание рабочих мест пилотов с пристегнутым парашютом в аварийных ситуациях оказалось практически невозможным.

По завершении испытаний окончательно утвердилось мнение, что Бе-6 следует применять, прежде всего, для дальней морской разведки, поиска и уничтожения подводных лодок в надводном положении. Кроме того, самолет можно использовать как поисково-спасательный, а также для постановки минных заграждений и бомбометания по слабо защищенным морским и береговым целям.

К совершенствованию Бе-6 в ОКБ приступили сразу же после его запуска в серию. Первой серьезной модификацией стал поисково-спасательный вариант Бе-6, получивший обозначение Бе-6СС. Модернизация производилась на опытном заводе ОКБ путем снятия носовой и палубной пушечных установок, рабочего места палубного стрелка, фотооборудования, койки на правом борту и сидений десанта на левом борту лодки. Вместо этого были установлены специальные радиотехнические средства поиска, средства подбора и приема на борт пострадавших и оказания им первой помощи. Всего гидросамолет мог принять 15 человек, из которых 12 размещались на сидячих местах и 3 на подвесных койках. В состав экипажа вошел фельдшер, для которого установили сиденье, рабочий стол и специальный шкаф с набором необходимых инструментов и медикаментов. В серию самолет не пошел, но стал основой для создания Бе-14 и Бе-12ПС.

Единственной модификацией, дошедшей до реальной эксплуатации, стал специализированный противолодочный Бе-6ПЛО. На нем разместили первую отечественную радиогидроакустическую систему поиска и обнаружения подлодок "Баку" с комплектом пассивных буев "Ива". Внешне Бе-6ПЛО отличались магниточувствительным блоком авиационного магнетометра, размещенным на месте кормовой оборонительной установки.

В 1959-1960 году 20 машин были переданы в Китай. Двигатели АШ-73 были заменены на двигатели местного производства, а сам Бе-6 в известной степени послужил китайским специалистам прототипом при создании своего четырехмоторного гидросамолета SH-5.

Летающие лодки Бе-6 удивительно долго для морской машины - более четверти века - несли вахту в боевом строю авиации ВМС и работали в народном хозяйстве.

Со второй половины пятидесятых годов Бе-6 в качестве разведчика уже не устраивали морскую авиацию и с поступлением на вооружение реактивных Ил-28 мог оказаться не у дел. Но когда перед советским флотом со всей остротой встала задача организации противолодочной борьбы, для бериевских лодок снова появилась работа. В тот период не было не только надежных авиационных средств поиска ПЛ, но и эффективного противолодочного оружия. Именно на Бе-6 впервые отрабатывались тактические приемы поиска ПЛ. Хотя Бе-6 довольно интенсивно использовались для поиска ПЛ, все же попытки использования Бе-6 в поисково-ударном варианте практически оказались безрезультатными. Причина - в крайне низкой вероятности определения точного местоположения субмарины, обнаруженной с помощью буев.