Полетная масса истребителя увеличилась до 8040 кг (на 180 кг больше, чем у Пе-3), скорость на границе высотности уменьшилась до 530 км/ч, но зато возросла скорость у земли до 448 км/ч. Автоматические предкрылки несколько упростили технику пилотирования, особенно на посадке (обычная «пешка», унаследовавшая от предшественника ВИ-100 скоростной профиль крыла B-BS, была склонна к сваливанию при выравнивании).
Несмотря на неоднократные требования военных, завод №39 из-за неритмичных поставок комплектующих оказался не в состоянии установить на Пе-Збис радиополукомпас РПК-10. Неожиданным последствием установки пушки ШВАК оказалась большая остаточная девиация магнитного компаса А-4, достигавшая двух десятков градусов. Эти обстоятельства в совокупности с уменьшением остекления кабины привели к ухудшению условий ориентирования, сильно затруднили полеты на большую дальность, да и вообще над незнакомой местностью. Для Пе-Збис были характерны и другие дефекты, доставшиеся в наследство от базового бомбардировщика и связанные, главным образом, с силовой установкой.
После окончания испытаний опытного Пе-Збис некоторые изменения стали реализовывать на серийных самолетах. Отдельные машины дорабатывались в частях силами выездных заводских бригад и специалистов НАС. На самолеты устанавливали пушки ШВАК, заменяли пулеметы ШКАС верхней стрелковой точки на крупнокалиберные УБТ (при этом стандартная «черепаха» - задняя подвижная часть фонаря - демонтировалась, но вращающаяся башня-экран еще не применялась), размещали в хвостовой части фюзеляжа держатель авиационных гранат ДАГ-10. Многие Пе-3 получили ракетное вооружение: четыре пусковых установки РО-82, а некоторые - еще и пару РО-132.
Серийный истребитель Пе-Збис, 1942г.
Стремление улучшить боевые, и эксплуатационные качества самолета привело к созданию второго варианта Пе-Збис, который и стал серийным. Работа производилась в Иркутске в конце 1941 - начале 1942 гг. В серию Пе-Збис запустили в апреле 1942 г. (в том же месяце из деталей, привезенных из Москвы, собрали еще 11 Пе-3, доведя их общее количество до 207 единиц), а на испытания в НИИ ВВС опытный самолет второго варианта (зав. номер 40143900) попал только в конце мая. Контрольные полеты проводил летчик М. Нюхтиков.
Отличия машины от первого варианта Пе-Збис заключались в следующем: пулеметы УБК изъяли из носовой части фюзеляжа и разместили под центропланом на месте прежнего бомбоотсека Пе-2. Оба УБК закрепили на общей раме, закрытой легким открывающимся вбок люком. Передняя часть рамы имела цапфы, относительно которых могла поворачиваться при обслуживании пулеметов. При освобождении задних узлов крепления пулеметы вместе с патронными ящиками опускались казенной частью вниз, что существенно упрощало процесс подготовки вооружения. Боекомплект правого пулемета состоял из 230, а левого - из 265 патронов; вместо турели, разработанной для первого опытного Пе-Збис заводом №39, у штурмана смонтировали серийную установку конструкции завода №22 (так называемую «установку Топорова», она-же ВУБ-1, она-же Б-270, в литературе, в том числе и у многоуважаемого В.Б. Шаврова, ошибочно именуемая «ФТ»). Питание пулемета УБК (на турели устанавливался именно крыльевой, с механизмом пневмоперезарядки, а не турельный вариант пулемета) было ленточным, боекомплект состоял из 200 патронов.
