Среди самолетов, созданных советскими конструкторами перед войной, видное место занимал скоростной пикирующий бомбардировщик Пе-2. Первоначально самолет был спроектирован в 1940 году коллективом, возглавляемым Владимиром Михайловичем Петляковым, в варианте двухмоторного высотного истребителя дальнего действия – «проект 100». Но после визита группы советских авиаконструкторов в Германию было признано, что такой истребитель не очень нужен. Требования к самолету изменились и в том же 1940 году он был переделан в пикирующий бомбардировщик.
После быстро проведенных испытаний и небольших доделок самолет под маркой Пе-2 был запущен в серийное производство. Пе-2 – цельнометаллический моноплан с двумя двигателями М-105Р по 1100 л.с., со средним расположением крыла и двухкилевым хвостовым оперением. Это был первый в стране максимально электрифицированный самолет. Отклонение закрылков, тормозных щитков, триммера руля высоты, элеронов и рулей направления, створок водорадиаторов, управление насосом гидросистемы, уборкой и выпуском шасси осуществлялось с помощью электродвигателей мощностью 2...30 Вт. Для облегчения ввода в пикирование и вывода из него после сброса бомб на самолете был установлен специальный электромеханический автомат. На самолете было установлено гермокабина. В кабине располагался летчик, штурман-бомбардир. У штурмана имелось дублированное управление. Стрелок-радист располагался в фюзеляже. Вооружение Пе-2 состояло из двух неподвижных пулеметов для стрельбы вперед, одного в верхней и одного в нижней установках - для стрельбы назад. Кроме того, у стрелка-радиста был пулемет ШКАС на шкворневой установке. В зависимости от задания самолет брал до 1500 кг бомб различного калибра. Четыре бомбы по 100 кг размещались на внутренней подвеске в фюзеляже, две – в мотогондолах. Более крупные подвешивались под центропланом. Взлетный вес – 7536...8520 кг, вес пустого – 5800 кг.
Хорошие пилотажные качества, большая скорость (до 540 км/час) и значительный потолок (8800 м) позволяли использовать Пе-2 для решения многих боевых задач. В годы Великой Отечественной войны Пе-2 стал основным фронтовым бомбардировщиком. Был выпущен ряд модификаций Пе-2, из которых часть строилась серийно. Пе-2М с двумя двигателями М-105 и турбокомпрессорами, с расширенным снизу фюзеляжем для внутренней подвески ФАБ-500. Пе-2Ш (штурмовик) – серийный с батареей из двух пушек ШВАК и одного пулемета УБС под фюзеляжем. Позднее под тем же названием Пе-2Ш был выпущен самолет Пе-2 с убираемой батареей под фюзеляжем из двух ШВАК и двух ШКАС, отклоняемых до 40° в вертикальной плоскости. В 1941 году самолеты стали поступать в части, и их начали применять с первых же дней войны. Вначале возникли осложнения. Нижняя (люковая, кинжальная) стрелковая установка оказалась неудачной. К пулемету УБТ цел рукав по борту и патронная лента в нем заедала иногда после первого выстрела. Немцы это узнали, приспособились и стали сбивать наши самолеты. Тогда это вооружение переделали, патронный ящик сделали круглым под пулеметом. Кроме того, поставили закрытую турель МВ-3 у стрелка наверху. Ввели еще переносную бортустановку ШКАС в «яблоке» на любой борт. Потери резко сократились. Была желательной еще одна пулеметная установка наверху сзади, но тогда экипаж состоял бы из 4 человек и нарушилась бы центровка – на это не пошли. Пе-2 с убираемыми лыжами – выпущен в 1941 году. Конструкция была удачна, лыжи притягивались к мотогондолам. В серии не был.

обозначение модификации опытного самолета ПБ-100 с двумя 20-мм пушками ШВАК и одним пулеметом УБС калибра 12,7 мм  под фюзеляжем для ведения огня по наземным целям

обозначение самолетов-перехватчиков, на которых были убраны тормозные щитки, а вооружение состояло из двух 20-мм пушек ШВАК, двух пулеметов калибра 12,7 мм, двух пулеметов калибра 7,62 мм  в носовой части и одного пулемета калибра 12,7 мм в надфюзеляжной турели

ночной истребитель (построено около 300 единиц) с вооружением из одной 20-мм пушки ШВАК, одного пулемета калибра 12,7 мм  и трех пулеметов калибра 7,62 мм  в носовой части; в поздних моделях вооружение состояло из двух 20-мм пушек ШВАК, трех пулеметов калибра 12,7 мм и двух пулеметов калибра 7,62 мм; отсека для трех бомб весом 100 кг и подкрыльевых пусковых рельсовых направляющих для восьми ракет РС-82

истребительный или разведывательный вариант с фотокамерами

модификация, вооруженная двумя 20-мм пушками ШВАК, двумя пулеметами калибра 12,7 мм, расположенными в подфюзеляжной гондоле, и одним пулеметом калибра 7,62 мм, расположенным в надфюзеляжной турели

основная серийная модель с весны 1942 года; сходна с моделью Пе-2МВ, но с убранными тормозными щитками и со вторым пулеметом калибра 7,62 мм  для стрелка-радиста

вариант имел измененную конструкцию кабины пилота, штурман располагался в турели с двумя пулеметами калибра 12,7 мм

высотный истребитель с герметичной кабиной

двухместный бомбардировщик с фюзеляжем измененной конструкции, увеличенным размахом крыла, бомбовым отсеком большего диаметра вместимостью 1000 кг, двумя пулеметами калибра 12,7 мм  и двигателями ВК-107A мощностью 1650 л.с.

двухместный истребитель (1943) с двигателями ВК-105ПФ и вооружением, состоявшим из двух 20-мм пушек ШВАК, трех пулеметов калибра 12,7 мм  и бомбовой нагрузки весом до 700 кг

двухместные тренировочные варианты, сохранившие полную бомбовую нагрузку, некоторые с четырьмя пулеметами: двумя калибра 12,7 мм  и двумя калибра 7,62 мм; чешское обозначение – SB.32

основной серийный бомбардировщик (1944); с улучшениями в конструкции и системах, вооружение состояло из трех пулеметов калибра 12,7 мм и одного пулемета калибра 7,62 мм

трехместный дневной разведывательный вариант с 3...4 фотокамерами, тремя пулеметами калибра 12,7 мм и двигателями ВК-105ПФ

трехместный дневной разведывательный вариант (1944); сходен с моделью Пе-2Р(1), но с вооружением из трех 20-мм пушек ШВАК и двигателями ВК-107A

модель, имевшая крылья, гондолы двигателей и шасси, спроектированные для самолета Пе-2И, и двигатели ВК-105ПФ-1

единственная модификация самолета Пе-2 с жидкостным ракетным двигателем Глушко РД-1 тягой 300 кг, установленным в хвостовой части; испытан в 1943...45 годах

трехместный вариант бомбардировщика (1944) с двигателями ВК-107A

вариант бомбардировщика (1944) с двигателями ВК-107A, бомбовой нагрузкой до 2000 кг и вооружением из трех 20-мм пушек ШВАК