Конструкторское бюро Ильюшина по своей инициативе 2 октября 1939 года начало летные испытания бронированного одномоторного двухместного штурмовика, концепцию которого наши военные руководители сначала не поняли. Они объявили его слишком тихоходным. Для увеличения скорости всего на 15 % Сталин с подачи Ворошилова приказал убрать второго члена экипажа – стрелка с его пулеметом на турели. Он сидел задом наперед и защищал заднюю полусферу самолета. Сталин приказал использовать самолет как одноместный бомбардировщик.

Только через год переделанный опытный одноместный бронированный бомбардировщик взлетел. Фонарь пилота имел задний обтекатель, а вместо стрелка был установлен дополнительный бензобак на 155 литров. Самолет так и был запущен в марте 1941 года в серийное производство одноместным под индексом Ил-2.

Концепция же КБ Ильюшина состояла в том, что штурмовик как самолет непосредственной поддержки войск на поле боя должен наносить удар очень точно на малой скорости и с малой высоты. При этом он вынужденно подставляет себя под удар зенитного и стрелкового оружия противника, но выдерживает этот удар за счет своей брони, резервирования и защиты основных систем. Причем броневой корпус одновременно обеспечивал и прочность носовой части фюзеляжа. Сила штурмовика была в его броне, а небольшое увеличение скорости за счет удаления стрелка все равно не позволяло ему уйти от преследования истребителя. Ему нужна была защита сзади.

Потом, после начала боев с немцами, их истребители легко заходили сзади и сбивали одноместные Ил-2. Военные согласились, что Ильюшин был прав, и в сентябре 1942 года началось производство двухместных Ил-2М, которые были признаны самыми эффективными боевыми самолетами Второй мировой войны.

Александр Архангельский, руководитель бригады КБ Туполева, разработавшей двухмоторный скоростной бомбардировщик СБ самостоятельно, работал в своем КБ на серийном заводе в Филях над его модификациями и каждый день ждал ареста. Его конструкторы превратили СБ в пикирующий бомбардировщик с разработанным в ЦАГИ уникальным бомбодержателем ПБ-3. Подвешенные в бомбоотсеке бомбы он выводил при пикировании за обвод сечения фюзеляжа. Перекомпоновав СБ, Архангельский придал своему скоростному пикирующему бомбардировщику (СПБ) плавные обводы, заострив носовую часть фюзеляжа, разместив радиаторы в крыльях и утопив кабину стрелка. Это вместе с новыми моторами Климова М-105Р, мощностью 1100 л.с., позволило самолету продемонстрировать максимальную скорость в 512 км/ч. Но главное, он мог в пикировании прицельно бросить три 500-килограммовые бомбы, а «Юнкерс 88» только две. Тормозные решетки и автомат вывода из пикирования дополняют облик эффективного пикирующего бомбардировщика, что и подтвердили госиспытания в НИИ ВВС, закончившиеся в январе 1941 года. По имени главного конструктора самолету присвоили индекс Ар-2. Авиазавод № 22 успел выпустить около 200 этих машин, которые воевали, а в авиации флота даже до 1944 года. Но в феврале 1941 года пришел приказ прекратить производство Ар-2 на заводе в Филях в пользу Пе-2. С началом войны А. Архангельский руководил восстановлением и ремонтом поврежденных СБ и Ар-2.

В приморском городе Таганроге, на авиационном заводе в Конструкторском бюро Георгия Бериева, шла работа по устранению недостатков их морского ближнего разведчика МБР-2. Эта летающая лодка взлетала и садилась на воду. Она выполняла очень широкий круг задач и внесла значительный вклад в повышение эффективности флота. Перед войной и до захвата завода немцами было построено около 1500 таких летающих лодок, которые прекрасно проявили себя во время боевых операций.