Из числа самолетов, числившихся нашей авиацией потерянными по неизвестным причинам, пять на самом деле совершили вынужденные посадки на финской территории и были захвачены. Точно известно, что в их число вошли по одной машине из 53-го дбап, 42-го дбап и 5-го бап. Все их впоследствии отремонтировали. Один в мае 1941 г. передали немцам: он прошел цикл испытаний в центре люфтваффе в Рехлине. Остальные эксплуатировались финскими ВВС, о чем будет рассказано позднее.

Потери компенсировались в основном за счет переброски техники из тыловых округов. Дело в том, что занятые освоением производства новой модификации, ДБ-3Ф, авиазаводы резко снизили темпы выпуска. За декабрь 1939 г. и январь 1940 г. во фронтовые полки отправили всего восемь ДБ-3. Большинство же машин для восполнения потерь взяли из 45-го дбап в Орле. Оттуда на фронт перегнали 40 бомбардировщиков.

Морская авиация также приобрела в финскую войну определенный боевой опыт и опробовала некоторые новинки. 1-й минно-торпедный полк (мтап) Балтийского флота участвовал в операциях с первого дня войны, 30 ноября. Его эскадрильи располагались на аэродромах Клопицы, Беззаботное, Котлы и Копорье. Всего в полку имелось 60 ДБ-3. Позже, с 30 января 1940 г., пять ДБ-3 поступили в 57-й бап (он тогда базировался в Палдиски).

Основными целями для моряков являлись портовые сооружения, аэродромы, береговые батареи и корабли финского флота. У финнов имелись два броненосца береговой обороны дореволюционной русской постройки, в честь героев национального эпоса переименованные в «Вайнемяйнен» и «Ильмаринен». Именно эти крупнейшие финские корабли считались главными целями моряков. Их неоднократно пытались потопить, и основной ударной силой неизменно являлись ДБ-3.

В первый раз шестерка бомбардировщиков майора Е.Н. Преображенского обнаружила броненосец у о. Руосала 30 ноября 1939 г. Атака была неудачной —  бомбы в цель не попали. Зато два ДБ-3 стали жертвами вражеских зенитчиков. На подмогу взлетели еще восемь машин, но из-за плохой погоды корабль не нашли.

Броненосцы прятались в шхерах, их усердно, но безрезультатно искали. 25 декабря на них случайно напоролась группа СБ, сбросила бомбы, но неудачно. В третий раз один из броненосцев отыскали только 26 февраля 1940 г. На бомбежку отправили девятку ДБ-3. Группа СБ должна была подавлять зенитные батареи. На корабль с высоты 3800 м сбросили в общей сложности 21 бомбу ФАБ-100. Но только одна из них попала в цель. Зенитчики подбили СБ, который потом атаковали истребители. Он сел на лед в Ботническом заливе. Зато ДБ-3, отстреливаясь от финских летчиков, якобы подбили четыре самолета. Но все-таки не все ДБ-3 вернулись на базу — на отходе в районе Пуккио зенитный снаряд попал в бомбардировщик майора Щекутьева.

Были еще две попытки уничтожить финские броненосцы — 29 февраля и 2 марта, но также безуспешные. При этом 2 марта потеряли еще один ДБ-3 —  капитана Голуба; на другой машине были убиты оба стрелка. Бомбардировщики тоже сбили один финский истребитель. Так броненосцы и дожили до конца «зимней войны».

Морская авиация, так же как и сухопутная, в основном пользовалась бомбами ФАБ-100, но по береговым батареям и кораблям работали и более мощными боеприпасами ФАБ-250, ФАБ-500 и ФАБ-1000. Применяли иногда и бронебойные БРАБ-500 и БРАБ-1000.

Замерзший Финский залив не способствовал торпедным атакам. А вот другое специфически морское оружие —  мины — в этой войне летчики использовали. 1-му мтап поставили задачу перекрыть минами фарватеры, пробитые ледоколами к финским портам. К решению этой задачи привлекли ДБ-3 3-й эскадрильи.

Утром 29 января 1940 г. три самолета отправились ставить мины на подходе к порту Або. Авиамина МАВ-1, она же ВОМИЗА-100, досталась ДБ-3Т «в наследство» от старых ТБ-1, составлявших ранее основной парк минно-торпедной авиации. Она представляла собой переделку морской мины обр. 1912 г. для сброса с парашютом. Громоздкая конструкция (почти метр в диаметре и три метра длиной) при наружной подвеске на ДБ-3 создавала большое сопротивление, вызывала падение скорости и, главное, тряску почти во всем диапазоне скоростей.

Каждый ДБ-3 нес по одной мине под фюзеляжем. У одной мины при сбросе отказала парашютная система, и она взорвалась при ударе о лед, вторая удачно легла прямо в фарватер, третья попала в кромку льда, пробила его и тоже ушла в воду. Парашютные коробки и парашюты остались лежать на льду.

В тот же день совершили еще два вылета с минами. Звено капитана Плоткина направилось к месту, где сбрасывали мины ранее. На льду виднелись люди, которых обстреляли из пулеметов. В ответ открыли огонь установленные на льду зенитные орудия, затем последовала атака истребителей «Бульдог». Еще три мины звено капитана Никитина выставило у о. Аслялуота. Все шесть ДБ-3 вернулись благополучно.

Шведский журналист из газеты «Свериге флота» сообщал из Хельсинки: «... 29 февраля русские бомбардировщики сбрасывали на фарватеры парашютные мины. Это было новое оружие». Действительно, авиационные мины впервые применялись советской авиацией в боевой обстановке.

12 мин сбросили 2 февраля, девять — на следующий день. В последнем случае на пятерку ДБ-3 напали три финских истребителя Фоккер D.XXI. Им удалось сбить два бомбардировщика и повредить третий. 19 февраля звено капитана Плоткина впервые применило новые мины АМГ-1 конструкции Гейро. Они были мощнее и компактнее и сбрасывались без парашютов, как бомбы. Всего в период войны с Финляндией выставили 39 мин МАВ-1 и шесть АМГ-1.

Больших успехов этими заграждениями не добились. Остававшиеся на льду парашюты и коробки безошибочно указывали финнам места постановки мин. Советские источники говорят о том, что на этих минах подорвалось финское торговое судно, но наши бывшие противники этого не подтверждают.

За финскую кампанию ВВС Балтийского флота потеряли в общей сложности девять ДБ-3.

Война с Финляндией, в которой впервые в больших количествах использовали дальние бомбардировщики Ильюшина, дала возможность приобрести, пусть и ценой серьезных потерь, богатый опыт их боевого применения. Были внесены необходимые коррективы в программы обучения экипажей, предъявлены новые требования к совершенствованию материальной части.