В 1942 году Туполев строит первый АНТ-61 («Самолет-103С»). Основанный на конструкции «103В», новый самолет имеет лишь незначительные отличия, позволяющие запустить его в серию. Именно эта машина первой получает в ВВС наименование Ту-2. С 13 сентября по 28 октября 1942 года первые три серийных самолета проходят испытания и немедленно вводятся в боевой состав фронтовой бомбардировочной авиачасти Калининского фронта. Командование и летчики с энтузиазмом встречают новые машины – и решением правительства Омский завод получает задание приступить к производству Ту-2.

Нехватка материалов и комплектующих вынуждает Туполева снова вносить изменения в конструкцию самолета. Утешает, правда, то, что теперь есть новый, более мощный мотор – АШ-82ФН, развивающий от 1 460 до 1 850 л.с. Самолет, получивший наименование Ту-2С, впервые поднимается в воздух 26 августа 1943 года, и к весне 1944 года первые машины начинают поступать на вооружение боевых авиаэскадрилий. Всего до конца войны в строевые части было поставлено 1111 единиц, хотя Военно-Воздушные Силы вполне могли использовать гораздо больше таких самолетов. Двигатели Ту-2С, оборудованные системой впрыска топлива, позволяли самолету развивать скорость 530 км/час при дальности полета 2 100 км. Штатная бомбовая нагрузка составляла одну тонну авиационных бомб.

Существовало и еще несколько вариантов конструкции самолета Ту-2.

АНТ-62, или Ту-2Д. Буква «Д» в названии самолета означала «дальний». Этот вариант имел 1 900-сильные моторы АШ-83. Размах крыльев был на 3,34 м больше, и за счет этого увеличивался объем топливных баков. В состав экипажа входило пять человек. Самолет принимал на борт до четырех тонн авиационных бомб. С бомбовой нагрузкой в одну тонну дальность полета достигала 2 790 км. Сдвоенное управление позволяло второму пилоту на дальних перелетах подменять командира. Самолет пошел в серию уже после войны и использовался в длительных вылетах на патрулирование.

АНТ-62Т, или Ту-2Т. Самолет-торпедоносец, оборудованный двумя двигателями АШ-82ФН и дополнительными топливными баками, которые размещались в бомбовом отсеке. Первый полет на этой машине совершил 2 августа 1946 года летчик Федор Опадчий. По завершении испытаний Ту-2Т был передан в боевой состав авиации Военно-Морских Сил, и затем было выпущено небольшое число серийных машин. Ту-2Т заменил в эскадрильях морской авиации на Черном море и Балтике ильюшинский Ил-4Т и оставался на вооружении до середины 50-х годов.

Бомбардировщик СДБ, или АНТ-63. Этот высокоскоростной дневной бомбардировщик впервые поднял в воздух 21 мая 1944 года летчик Алексей Перелет. На самолете устанавливался рядный мотор АМ-39, развивавший мощность от 1 500 до 1 870 л.с. Скорость полета достигала 645 км/час. Второй построенный самолет этой модели имел моторы АМ-39Ф, летал со скоростью 640 км/час и комплектовался экипажем из трех человек – на одного больше, чем предыдущий. В первом полете 14 октября 1944 года его пилотировал Михаил Нюхтиков.

АНТ-65, или 1у-2ДБ. Дальний бомбардировщик с микулинскими двигателями АМ-44 с системой нагнетания. Первый полет на этом самолете выполнил 1 июля 1946 года летчик-испытатель Федор Опадчий. Из-за проблем с силовой установкой дальнейшее выполнение программы было прекращено.

Ту-2С с бортовым номером «8» над Москвой вблизи парка им. Горького и Крымского моста. Из собрания КУдалова

Вариант самолета Ту-2Д с моторами AM-44ТК. Из собрания К.Удалова

АНТ-67, или Ту-2АЧ-39ВФ. Обозначение АЧ-39ВФ относится к дизельному двигателю конструкции Алексея Чаромского. Несмотря на значительную мощность моторов (1 900 л.с.), скорость самолета упала до 509 км/час, но одновременно до 4 100 км выросла дальность. При взлетном весе 17 170 кг этот самолет оказался существенно тяжелее, чем другие версии Ту-2. С двигателями также имелись сложности, поэтому программа в конце концов была свернута.

Ту-2С4. Двухместный вариант, вооружение которого состояло из установленных в носовой части фюзеляжа двух пушек калибра 45 мм и двух – калибра 37 мм. Несколько самолетов оборудовались также поворотной пушкой для прикрытия задней полусферы. Один из вариантов имел 75-миллиметровую пушку специально для поражения железнодорожных составов, еще один использовали как испытательный стенд для направленной вертикально вниз 48-ствольной пулеметной установки, предназначенной для ведения огня по наземным целям.

ТУ-2Р/Ту-2П/Ту-6. Самолет дальней аэрофоторазведки. Фотоаппаратура размещалась в бомбовом отсеке.

Ту-2 «параван». Вариант самолета, предназначенный для резки тросов крепления заградительных аэростатов. «Параван» имел удлиненный шестиметровый нос, от которого к резакам, расположенным на законцовках крыльев, шли два направляющих троса толщиной 13,5 мм. Всего было построено два таких самолета. (На флоте «параваном» называют минный трал.)

К числу других самолетов, разработанных на базе конструкции Т-2, относятся Ту-8/АНТ-69, Ту-10/АНТ-68 и Ту-12. При подсчете общего количества построенных Ту-2 учитывают самолеты Т-6, Ту-8 и Ту-10.