Современных фронтовых бомбардировщиков Пе-2 к началу войны советские заводы выпустили 460 штук, однако в строевые части таких самолетов попало немного. Полностью перевооружиться на Пе-2 успел лишь один 95-й бомбардировочный авиаполк Московского военного округа. Разработанный на основе высотного двухмоторного истребителя Ви-100, пикирующий бомбардировщик Пе-2 имел сравнительно высокую максимальную скорость полета — около 540 км/ч. Его нормальная бомбовая нагрузка в 600 кг размещалась в бомбоотсеках центроплана, и еще 400 кг бомб можно было подвесить снаружи самолета. Стрелковое вооружение Пе-2 состояло из четырех пулеметов ШКАС. Нижнюю «кинжальную» установку обслуживал стрелок, располагавшийся в фюзеляже за задней кромкой крыла. Еще один пулемет на шкворневой установке находился в распоряжении штурмана, а двумя неподвижно закрепленными в носовой части фюзеляжа ШКАСами управлял пилот. К моменту нападения фашистов пилоты плохо успели освоить новые машины, чему виной было отсутствие учебных самолетов с двойным управлением и принципиально новая тактика их использования. Кроме того, Пе-2 оказался весьма строгим в пилотировании, особенно на взлете и посадке, а также при отказе одного из моторов. Причиной этого являлся «истребительный» подбор профилей крыла, в результате чего самолет на малой скорости имел тенденцию к резкому крену.
Советская дальнебомбардировочная авиация (ДБА) включала в себя в предвоенное время 2147 самолетов, из которых львиную долю составляли бомбардировщики ДБ-3. Кроме того, в частях ДБА имелись также устаревшие ТБ-3, 11 новых четырехмоторных ТБ-7 (Пе-8), а два авиаполка в июле 1941 года вооружили дальними двухмоторными бомбардировщиками Ер-2.
Дальние бомбардировщики ДБ-3 начали поступать в строевые части в 1937 году, а боевое крещение они получили в ходе боевых действий в Китае. По скорости ДБ-3 даже ранних вариантов не сильно отличался от немецкого Не 111, но зато превосходил его в дальности полета почти в два раза. Все топливо самолета располагалось в крыльевых отсеках, являющихся прообразом современных кессонов. Бомбовая нагрузка достигала 2500 кг, а оборонительное вооружение включало три пулемета ШКАС в передней, верхней и люковой установках. Следует заметить, что защита ДБ-3 была не намного эффективнее, чем у СБ, и имела те же недостатки: носовой пулемет бомбардировщика был малоэффективен при открытой створке из-за встречного потока воздуха, а хвостовой стрелок-радист не успевал одновременно обслуживать верхнюю и нижнюю огневые точки. Вместе с тем критиковались сложность самолета в изготовлении и эксплуатации, а также тяжелое управление, особенно при взлете и посадке.
