В октябре 1933 года компаниям Consolidated и Douglas было предложено построить прототипы патрульного гидросамолета под обозначением Consolidated XP3Y-1 и Douglas XP3D-1. Фирма Douglas построила только один опытный образец, в то время как гидросамолетам XP3Y-1 компании Consolidated было суждено стать самыми широко строившимися в истории авиации летающими лодками.

Компания Consolidated назвала свой проект Consolidated Model 28. Подобно предшествующему P2Y, он имел крыло типа парасоль. Однако в новом проекте крыло поддерживалось над фюзеляжем с помощью мощного центрального пилона и двух небольших двойных обтекаемых подкосов. За счет этого Model 28 освободилась от многочисленных стоек и расчалок, увеличивавших лобовое сопротивление и ухудшавших тем самым летные характеристики предшествующих конструкций. Другой новинкой, повышающей аэродинамическую эффективность, было обеспечение самолета стабилизирующими поплавками, которые в убранном полетном положении формировали обтекаемую законцовку крыла. Конструкция фюзеляжа с двумя реданами была очень похожа на фюзеляж самолета P2Y, но Model 28 имела чистое крестообразное хвостовое оперение, которое также было консольным, без подкосов. Силовая установка включала два двигателя Pratt & Whitney R-1830-54 Twin Wasp мощностью 825л.с., установленных на передней кромке крыла. Вооружение состояло из четырех пулеметов калибра 7,62мм и до 907кг бомбовой нагрузки.

Совершивший первый полет 28 марта 1935 года самолет XP3Y-1 был вскоре передан в ВМС США для летных испытаний. В октябре 1935 года опытный образец был возвращен в компанию Consolidated для необходимых доработок, включая установку двигателей R-1830-64 мощностью 900л.с., предназначавшихся для 60 патрульных бомбардировщиков PBY-1. Небольшие изменения в оборудовании самолетов второго серийного заказа, привели к новому обозначению - PBY-2.

Модификация PBY-3 имела двигатели R-1830-66 мощностью 1000л.с. Модификация PBY-4 с двигателем R-1830-72 Twin Wasp мощностью 1050л.с. получила изящные блистеры, закрывающими позиции пулеметчиков в средней части фюзеляжа. Это стало характерной особенностью последующих серийных самолетов.

В апреле 1939 года последний экземпляр серийных самолетов PBY-4 был возвращен в компанию для установки колесного шасси, после чего эти аппараты могли эксплуатироваться как амфибии. В серии эта модификация получила обозначение PBY-5A.

Широкая летная эксплуатация летающих лодок показала, что конструкция фюзеляжа требует гидродинамических улучшений. Доработанные самолеты выпускались под обозначением PBN-1 Nomad. Заключительная серия в начале 1945 года выпускалась под обозначением PBY-6A.

Королевские военно-воздушные силы Британии получили из США около 700 самолетов под обозначением Catalina. В Военно-воздушных силах США самолет использовался под обозначением OA-10. Под обозначением PB2B-2 самолет строился по лицензии компаниями Boeing Aircraft. Канадская компания Canadian Vickers начала сборку самолетов с 1941 года. В канадских ВВС самолет получил наименование PBV-1 Canso.

В середине тридцатых годов к этим самолетам был проявлен интерес Советским Союзом, что повлекло за собой заказ на три самолета и переговоры об их лицензионном строительстве в СССР. Обозначенные ГСТ (гидросамолет транспортный), эти серийные самолеты оснащались звездообразным двигателем Микулина М-87 или М-88. Более поздние модификации получили широкую известность под именем "Каталина". Первые самолеты ГСТ начали появляться в конце 1939 года, но после сдачи заказчику двадцати одного самолета их выпуск прекратили, поскольку конструкция планера оказалось нетехнологичной и трудоемкой.

Командование авиации ВМФ довольно равнодушно встретила новые машины. В результате значительная их часть поступила в Полярную авиацию, где самолеты эксплуатировались под индексом МП-7.

Снова "Каталины" появились в СССР в годы Великой Отечественной войны благодаря поставкам по ленд-лизу и после окончания войны составляли значительную часть парка гидросамолетов.

В конце сороковых годов, когда на складах иссякли новые американские двигатели и запасные части к ним, на самолет начали устанавливать отечественные двигатели АШ-82ФН. На гидросамолете усилили мотогондолы, маслобаки и центроплан. Увеличили жесткость фонаря кабины пилотов и установили отечественное пилотажно-навигационное оборудование. Испытания самолета проводились в 1948 году. Использование более мощных двигателей благоприятно сказалось на летных характеристиках новой машины, получившей название КМ-2. Заметно улучшилась маневренность на воде. КМ-2 хорошо летал с одним работающим двигателем. В таком виде КМ-2 прослужил почти до конца пятидесятых, когда его сменил более современный Бе-6.