В связи с этими обстоятельствами было решено производить самолеты с другими моторами - дизельными двигателями М-30 конструкции А. Д. Чаромского ж М-40 конструкции В. М. Яковлева. Потребовались довольно существенные переделки мотогондол и моторных рам. Новые модификации ТБ-7 начали поступать в части ВВС, до конца 1940 г. было передано 18 самолетов. Во время эксплуатации из-за нехватки дизельных моторов их заменяли бензиновыми АМ-35 с дополнительными доработками по маслобакам.

Тем не менее производство самолетов ТБ-7 продолжалось, и в начале 1941 г. началось формирование полка тяжелых бомбардировщиков, входивших в 81 авиадивизию, а уже 12 августа 1941 г. две эскадрильи самолетов ТБ-7 стартовали с аэродрома Пушкино близ Ленинграда для нанесения бомбового удара по военным объектам Берлина.

Первой эскадрильей командовал Э. К. Пусэп, впоследствии Председатель Президиума Верховного Совета Эстонской ССР, а второй - знакомый по 2-й Военной школе летчиков А. Л. Курбан. На борту командирской машины находился и комдив генерал М. В. Водопьянов.

После пролета города Штеттина на самолете командира в правом крайнем двигателе упало давление масла и его пришлось отключить, поставив воздушный винт во флютерное положение. Но летчики смогли довести бомбардировщик до Берлина и прицельно сбросить 40 стокилограммовых бомб.

Самолет, ложится на обратный курс, и, так как горючего оставалось только на 4 ч полета, а лететь по курсу необходимо было 7 ч, командир Пусэп принял решение возвращаться по кратчайшему маршруту. Самолет смог долететь только до территории Эстонии. При вынужденной посадке самолет ударился о деревья, но экипаж практически не пострадал. С большими трудностями летчикам удалось вернуться в свою часть и вновь встать в строй

Различные модификации самолета ТБ-7 участвовали в боевых действиях советской авиации во время Великой Отечественной войны, нанося бомбовые удары по вражеской обороне на Карельском перешейке, в Белоруссии, на Одере, в Восточной Пруссии и других местах, где бомбардировочной авиации отводилась ключевая роль в сокрушении обороны противника перед действиями наземных войск.

В начале 1942 г, майор Пусэп получил приказ подготовить самолет ТБ-7 для дальнего перелета через океан по сверхсекретному заданию, Модификация бомбардировщика с двигателями АМ-35, как более надежными, была снабжена дополнительными топливными баками в кислородными баллонами, так как герметичной кабины на нем не было.

Этот самолет доставил в Соединенные Штаты Америки и обратно Наркома иностранных дел СССР В. М. Молотова. Полетное задание было выполнено, несмотря на некоторые технические неполадки. Всего было пройдено 17 800 км воздушного пути, причем значительная часть его над океаном и территорией противника.

Этот полет оказал влияние на судьбу самолета ТБ-7, и его производство с двигателем АМ-35А было возобновлено, но двигателей по-прежнему не хватало в 1943 г. начала выпускаться еще одна модификация бомбардировщика - с двигателем АШ-82 конструкции А. Д. Швецова. Возобновление серийного производства самолета в условиях военного времени потребовало огромных усилий коллектива самолетостроительного завода, которым руководил будущий министр П. В. Дементьев.

В это время самолет получил марку Пе-8, в память о своем создателе Владимире Михайловиче Петлякове, погибшем в авиакатастрофе в 1942 г. Всего было выпущено 93 бомбардировщика АНТ-42 - ТБ-7 - Пе-8.

В 1944 г. производство самолетов было окончательно прекращено, причем одним из доводов в пользу этого решения было соображение о том, что для производства трех Пе-8 требуется столько же металла, сколько для производства полка истребителей. При этом явно недооценивались боевые возможности этих дальних бомбардировщиков, которые могли доставлять 5 т бомб на стратегические расстояниях Впоследствии главнокомандующий ВВС сказал, что с прекращением производства Пе-8 поторопились, этот бомбардировщик следовало производить хотя бы в небольших количествах

Существовали еще две модификации самолета Пе-8; пассажирский вариант с сохранением оборонительного вооружения для дальних перелетов небольшого количества пассажиров и вариант со специальным оборудованием для полярной авиации

Но наиболее заслуженным боевым самолетом В. М. Петлякова явился самолет Пе-2, разработанный на базе "100". Самолет "100" создавался в необычных тюремных - условиях. В. М. Петляков, арестованный в 1937 г., работал в так называемом "спецтехотделе", где многие выдающиеся авиационные инженеры и ученые трудились под стражей, создавая новые самолеты. А. Н. Туполев, арестованный в сентябре 1937 г., также работавший в "спецтехотделе", говорил; "...мы любили свою Родину не меньше, а больше тех, кто собрал нас, поэтому мы, стиснув зубы, должны были сделать первоклассные самолеты". Так же думали и другие и работали над различными вариантами "сотки". Прослужив в военной авиации 66 лет и имея непосредственное отношение к созданию боевой авиации, я не смог ни у кого точно выяснить расшифровку этого термина. Может быть, это "С"пец "Т"ех. "О"тдел

Излишнее увлечение в те годы военных и гражданских авиационных специалистов истребительной авиацией побудило В. М. Петлякова и созданию высотного скоростного двухместного двухмоторного истребителя-перехватчика под индексом "100", Для Владимира Михайловича это была принципиально новая задача, так как до этого в ОКБ А. Н. Туполева он руководил созданием тяжелых самолетов.

Основное внимание при проектировании уделялось достижению высоких аэродинамических качеств самолета, что после расчетов экспериментально подтверждалось продувками в аэродинамических трубах ЦАГИ. Сложной проблемой явилось создание герметической пилотской кабины, совершенно необходимой для высотного самолета, хотя некоторый опыт по созданию таких кабин имелся в организации, которой руководил Чижевский. Другой проблемой, решенной при создании самолета, явилась реализация дистанционного электроуправления закрылками элеронами, триммерами, радиаторами и др.