В конструкцию машины непрерывно вносились многочисленные изменения. С одной стороны, упростилось производство и улучшилась работа масло-, бензосистемы и электрооборудования, а с другой, ситуация с летными данными Пе-2 вызывала тревогу. Скорость падала с каждой серией, с каждым месяцем.

Если в сентябре 1941 г. Пе-2 35-й серии на контрольных испытаниях развивал на второй границе высотности максимальную скорость 530 км/ч, то в марте 1942 г. — 520 км/ч, а в мае — только 505 км/ч (87-я серия). В среднем потери скорости на разных высотах у серийных бомбардировщиков по сравнению с машинами, построенными полгода назад, составляли 11-25 км/ч. Из всех советских бомбардировщиков периода Великой Отечественной войны у Пе-2 во время серийного производства скорость снизилась наиболее значительно. Это было связано с ростом полетного веса и ухудшением качества сборки на заводах. Заводы укомплектовывались неопытными женщинами и подростками, которым при всем старании не хватало сноровки кадровых рабочих. Им физически трудно было справляться с неподатливым дюралем в течение долгого 11-часового рабочего дня. Поэтому военной приемкой отмечались плохая герметизация самолетов, некачественная пригонка листов обшивки, вмятины, искажение аэродинамического профиля крыла. Сказалось и ухудшение обтекания машины после снятия "черепахи".

В конце весны 1942 г. Пе-2 составляли значительную часть нашей бомбардировочной авиации, являясь самым распространенным типом среди дневных бомбардировщиков. Два оставшихся завода — № 22 и № 39 — постоянно наращивали их выпуск. За один только март завод № 22 изготовил 118 Пе-2. Количество полков, перевооружаемых на новую технику, все увеличивалось. К сожалению, вынужденное сокращение сроков подготовки летчиков в авиашколах и запасных полках отрицательно сказалось на качестве овладения столь сложной боевой машиной, как Пе-2. Немногие умели бомбить с пикирования, летать ночью и в облаках. Учиться всему приходилось прямо на фронте.

Интересно сравнить Пе-2 с другими бомбардировщиками того времени. В "люфтваффе" самолета класса Пе-2 не было, поэтому сравнение вести не просто. В определенном смысле его аналогом был уже упоминавшийся Юнкере Ju 88, оказавший большое влияние на будущий советский пикировщик. Оценивая конструкции обоих самолетов, надо сказать, что перспектив для развития в Ju 88 было заложено больше. Если первые серийные машины имели предельный взлетный вес порядка 12500 кг, то в ходе войны он возрос до 14000 кг, что совершенно невозможно было для Пе-2. Причина — неудачно выбранный профиль крыла, не позволявший перегружать самолет, и так сложный в технике пилотирования.

Кабина Пе-2 с установкой ВУБ-1

В ходе серийной постройки "пешка" приобрела ряд усовершенствований, но безвозвратно потеряла в скорости. Уже с лета 1942 г. Пе-2 утратил преимущество в скорости по сравнению с основной в то время модификацией Ju 88A-4 с моторами Jumo 211J. При этом весьма существенной была разница в грузоподъемности: при действиях по ближним целям Пе-2 обычно нес 700-800 кг бомб (стандартной загрузкой пикировщика являлась подвеска одной ФАБ-250 и одной ФАБ-100 под каждым крылом), в то время как Ju 88 — 1400-1900 кг. Зато система оборонительного вооружения у "немца" была менее эффективна из-за тесной кабины и малых углов обстрела шаровых установок. Кроме того, все пулеметы на Ju 88A-4 имели калибр 7,9 мм. Пе-2, особенно после внедрения в серию установки ВУБ-1, мог лучше постоять за себя. Но надо учесть и недостаточно мощное вооружение, и слабое бронирование большинства советских истребителей, противодействовавших Ju 88.

Важным достоинством немецкого бомбардировщика была значительно большая дальность. У "пешки" оперативный радиус составлял всего 400-450 км, что нарушало согласованность действий авиации разных фронтов. При этом бомбардировочные полки одной армии (фронта), как правило, не могли быть применены на соседнем участке. Ju 88 при полной заправке основных баков имел радиус действия, превышающий 1000 км, и проблем с использованием бомбардировочных эскадр для поражения удаленных целей не было.

В ходе войны на Восточном фронте германская авиация начала применять как пикировщики тяжелые истребители Bf 110E, снабдив их автоматом вывода из пикирования и воздушными тормозами. Эта импровизация была не слишком удачной. Сами немцы отмечали, что "Пе-2 оказался во всех отношениях более полезным самолетом". Bf 110E с бомбами был очень уязвим в воздушном бою, не имея защиты снизу. Но надо отметить и достоинства Bf 110E: несколько более высокую скорость, большую бомбовую нагрузку (доходящую до 2200 кг на "коротком плече") и гармоничное сочетание устойчивости и управляемости.

Все прочие пикировщики, состоявшие в то время на вооружении в разных странах мира — немецкий Ju 87, японский D3A1, американские SBD, SB2C и А-35 ("Вендженс") — были одномоторными машинами существенно меньших размеров, чем Пе-2. Сравнение же с бомбардировщиками, предназначенными для бомбометания с горизонтального полета, некорректно, поскольку последние обладают значительно меньшими запасами прочности, что обеспечивает им при равном полетном весе большую бомбовую нагрузку, или при равной нагрузке — меньшую массу.