27 июня 1931 года флотилия переименована в Амурскую Краснознаменную военную флотилию. В предвоенные годы, с 1935—1937 гг. стала активно пополняться специальными речными военными кораблями новой постройки. В их число вошёл один из первенцев советской мониторной программы — монитор «Активный» (1935 год), большие «амурские» бронекатера проекта 1124 (БКА пр. 1124) с двумя танковыми башнями (или с одной башней и установкой типа «Катюша») и малые «днепровские» бронекатера проекта 1125 с одной танковой башней. Первых к 1945 году насчитывалось 31, вторых — 42. Кроме того, к 1941 году флотилия пополнилась восемью канонерским лодками, переоборудованными из речных пароходов, а также минным и боно-сетевым заградителями, речными тральщиками, минными катерами, плавучими зенитными батареями и другими необходимыми судами. Ко времени зенита своей военной мощи в 1945 году флотилия состояла из 1-й, 2-й и 3-й бригад речных кораблей с базированием в Хабаровске (каждая бригада состояла из 2-3 мониторов или двух дивизионов по 2-4 канонерских лодок, двух отрядов бронекатеров по 4 единицы, дивизиона из 4 тральщиков, одного-двух отрядов катерных тральщиков и отдельные корабли), а также Зейско-Буреинской бригады речных кораблей с базированием на Благовещенск (1 монитор, 5 канонерских лодок, два дивизиона бронекатеров, всего 16 БКА, дивизион из 3 тральщиков, отряд катерных тральщиков, два отряда глиссеров), Сретенского отдельного отряда речных кораблей (8 бронекатеров в двух отрядах и два глиссера), Уссурийского отдельного отряда из 3 бронекатеров с базированием в Имане, Ханкайского отдельного отряда из 4 бронекатеров и Охраны рейдов главной базы флотилии. Амурская речная флотилия располагала девятью отдельными дивизионами зенитной артиллерии, на вооружении которых состояло 28 76-мм орудий, 18 40-мм зенитных автоматов «Бофорс» и 24 20-мм зенитных автоматов «Эрликон». Кроме этого флотилия располагала собственными ВВС в составе истребительного полка, отдельных эскадрильи и отряда. Всего имелось 27 ЛаГГ-3, 13 И-153-бис, 10 Як-3, 8 Ил-2, 7 И-16, 3 МБР-2, 3 По-2, 2 Як-7, 1 СБ, 1 Су-2. При этом, несмотря на заблаговременную подготовку к войне с Японией и наличие подготовленного резерва в виде двух европейских флотилий, Амурская флотилия была укомплектована офицерским составом только на 91,6 %, а старшинским и рядовым — на 88,7 % и четыре сравнительно крупных корабля было в ремонте. Ситуацию нивелировало хорошая специальная подготовка личного состава. Последнее отчасти объясняется тем, что в годы Великой Отечественной войны, даже в сравнении с Тихоокеанским флотом, Амурская флотилия находилась в постоянной готовности к отражению агрессии, а потому её личный состав старались не «растаскивать». Старшинский и большая часть рядового состава к тому времени прослужили по 6—8 лет, а большая часть офицеров пришли на флотилию 10-15 лет назад. В 1945 году принимала участие в войне с Японией, находясь в оперативном подчинении 2-го Дальневосточного фронта — в Маньчжурской наступательной операции 9 — 20 августа 1945 года Амурская флотилия обеспечивала продвижение советских войск вдоль Амура и Сунгари, высаживала десанты в тыл японским войскам (в том числе Сахалянский десант), участвовала в занятии маньчжурских городов Фуюань, Сахалян, Айгунь, Фуцзинь, Цзямусы и Харбин, обстреливала японские укрепленные сектора, захватила в Харбине корабли Сунгарийской речной флотилии Маньчжоу-Диго.