Самолет Пе-2 стал самым массовым фронтовым пикирующим бомбардировщиком, который когда-либо производился в СССР. Всего с 1940 по 1945 год было выпущено 11 427 данных машин. В годы войны самолеты Пе-2 приняли участие в сражениях на всех фронтах, использовались они не только в сухопутной, но и в морской авиации. Данный самолет применялся в роли бомбардировщика, разведчика и даже истребителя. Трудно сказать, как бы сложилась дальнейшая судьба данного перспективного бомбардировщика, если бы 12 января 1942 года в авиакатастрофе не погиб его создатель В. М. Петляков.
Государственные испытания «сотки» были завершены 10 мая 1940 года, а уже 23 июня самолет приняли к серийному производству. На серийной модели кабина пилота была смещена чуть вперед. За местом пилота, чуть справа, размещалось место штурмана. Носовая часть кабины была остеклена, что позволяло проводить прицеливание в момент бомбометания. Штурман также мог вести огонь из стрелявшего назад пулемета ШКАС, который был установлен на шкворневой установке. За задней кромкой крыла самолета находилось место стрелка-радиста, который управлял подфюзеляжной «кинжальной» установки ШКАС.
Ценностью пикирующих бомбардировщиков Пе-2 была их быстроходность, маневренность, а также живучесть. Благодаря этим качествам данный самолет мог действовать в дневное время в условиях превосходства немецкой авиации в воздухе. При этом «пешки», особенно освободившись от бомбовой нагрузки, могли принять бой или избежать перехвата. В первые месяцы войны немцы достаточно часто путали Пе-2 со своими же самолетами Do 17Z и Bf 110, которые также имели двухкилевое оперение, и не атаковали данные машины.